JP2015504955A - Heat treatment of water-absorbing polymer particles in a fluidized bed at a fast rate of temperature rise - Google Patents
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Abstract
本発明は、流動層乾燥機中で、150℃以上の温度で吸水性ポリマー粒子を速い昇温速度で熱処理する方法、連続的又はバッチモードで吸水性ポリマー粒子を熱処理するための流動層乾燥機の使用、及び本発明の方法によって得られる熱処理されたポリマー粒子に関する。【選択図】なしThe present invention relates to a method for heat-treating water-absorbing polymer particles at a temperature rise rate of 150 ° C. or higher in a fluidized bed dryer at a high temperature rising rate, and a fluidized-bed dryer for heat treating water-absorbing polymer particles in a continuous or batch mode. And heat treated polymer particles obtained by the process of the present invention. [Selection figure] None
Description
本発明は、流動層乾燥機中で、150℃以上の温度で吸水性ポリマー粒子を速い昇温速度で熱処理する方法、連続的又はバッチモードで吸水性ポリマー粒子を熱処理するための流動層乾燥機の使用、及び本発明の方法によって得られる熱処理されたポリマー粒子に関する。 The present invention relates to a method for heat-treating water-absorbing polymer particles at a temperature rising rate of 150 ° C. or higher in a fluidized bed dryer, and a fluidized-bed dryer for heat treating water-absorbing polymer particles in a continuous or batch mode. And heat treated polymer particles obtained by the process of the invention.
吸水性ポリマー、すなわち、例えば、水、血液又は尿などの水性液体を吸収するポリマーが、例えば、使い捨てのおむつ、成人用失禁製品、生理用品又は救急絆などの現代の使い捨ての衛生物品の重要な要素である。特に、有用な物は、水分子との水素結合によって、(脱イオン水及び蒸留水を基準として)自重の少なくとも50倍の量の水及び水溶液を吸収することのできる、いわゆる高吸水性ポリマー(superabsorbent polymers;SAP)、すなわち、通常のハイドロゲル形成用吸水性ポリマーである。多くのSAPは、それらの重量の100倍を超える量の水を吸収することができ、圧力下においても、相当量の吸収された水を保持することができる。 Water-absorbing polymers, i.e. polymers that absorb aqueous liquids, e.g. water, blood or urine, are important in modern disposable hygiene articles such as disposable diapers, adult incontinence products, sanitary products or first aids Is an element. Particularly useful are so-called superabsorbent polymers that can absorb at least 50 times their own weight of water and aqueous solutions (based on deionized and distilled water) by hydrogen bonding with water molecules ( superabsorbent polymers (SAP), that is, a normal water-absorbing polymer for forming a hydrogel. Many SAPs can absorb more than 100 times their weight and retain a significant amount of absorbed water even under pressure.
かかる吸水性ポリマーは、通常、少量の少なくとも1種類の架橋剤、すなわち、例えば、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパントリアクリラート、エチレングリコールジ(メタクリラート)又はトリアリルアミンなどの二官能性又は多官能性モノマーの存在下で、通常、例えば、アクリル酸、それらのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩又はそれらの混合物などの例えば、α,β−不飽和カルボン酸などのエチレン性不飽和モノマーを重合することによって調製される。これらの二官能性又は多官能性モノマーは、ポリマー鎖中に、軽度の架橋を導入し、吸水性ポリマーを不水溶性にするが、吸水性にする。 Such a water-absorbing polymer is usually a small amount of at least one cross-linking agent, i.e., two such as N, N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane triacrylate, ethylene glycol di (methacrylate) or triallylamine. In the presence of functional or polyfunctional monomers, usually ethylenically unsaturated monomers such as, for example, α, β-unsaturated carboxylic acids such as, for example, acrylic acid, their sodium, potassium, ammonium salts or mixtures thereof Is prepared by polymerizing. These difunctional or polyfunctional monomers introduce light crosslinks in the polymer chain, making the water-absorbing polymer water-insoluble but water-absorbing.
粉末状で微細な超吸収体は、2つの主な方法によって製造される。第1の方法により、モノマーの水溶液(いわゆる、溶液重合)中で、ラジカル重合が実施され、粉砕され、乾燥され、粉末にし、篩にかけ、所望の粒子サイズにしたゲルを生じさせる。第2の方法により、モノマー(又はその水溶液)は、(懸濁重合と称される)乳化剤又はコロイド重合及びラジカル重合が行われる手段によって、疎水性有機溶媒中に分散させる。前記反応混合物から残留水を共沸脱水した後に、ポリマー生成物が濾過され、乾燥される。 Powdered and fine superabsorbers are produced by two main methods. According to the first method, radical polymerization is carried out in an aqueous monomer solution (so-called solution polymerization), pulverized, dried, powdered and sieved to produce a gel with the desired particle size. According to the second method, the monomer (or its aqueous solution) is dispersed in a hydrophobic organic solvent by means of emulsifiers (referred to as suspension polymerization) or colloidal polymerization and radical polymerization. After azeotropic dehydration of residual water from the reaction mixture, the polymer product is filtered and dried.
例えば、保持能力、ゲル強度、吸収速度、負荷下での吸収性などの吸水性ポリマーのさらなる特性を改善し、及び/又は微調整を行うために、上述のように得られる研磨され、篩過され、乾燥されたポリマー粒子は、表面改質剤の存在下で、場合によってはさらに熱処理される。かかる熱処理プロセスが、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4及び特許文献5に記載されている。
For example, to improve and / or fine tune further properties of the water-absorbing polymer such as retention capacity, gel strength, absorption rate, absorbency under load, etc. The dried and dried polymer particles are optionally further heat treated in the presence of a surface modifier. Such heat treatment processes are described in, for example,
ポリマー粒子を加熱するために、例えば、熱風乾燥器、加熱スクリュー装置、プレート乾燥機、流動層加熱器/乾燥機及び接触乾燥機などのいくつかの装置及び方法が、これらの出願及び特許に記載されており、好ましくは、接触乾燥機が表面SAP粒子のために使用される。接触乾燥機においては、攪拌及びせん断によって、好ましくない磨耗及び生成物の劣化が発生する場合がある。 Several devices and methods are described in these applications and patents for heating polymer particles, such as, for example, hot air dryers, heated screw devices, plate dryers, fluidized bed heater / dryers and contact dryers. Preferably, a contact dryer is used for the surface SAP particles. In a contact dryer, undesired wear and product degradation may occur due to agitation and shear.
他方で、優れた吸収性のポリマー粒子を熱処理する目的のための既知の流動層乾燥機では、種々の側面で、熱処理が非常に重要である。 On the other hand, in known fluidized bed dryers for the purpose of heat treating excellent absorbent polymer particles, heat treatment is very important in various aspects.
まず、好適な熱処理が伴うためには、SAPの発熱自己分解が頻繁に生じる温度範囲(約200℃を超える)と非常に近く、当該温度範囲に重複するような温度範囲が必要である。前記流動層内での熱交換の条件によっては、これは、制御できない発熱反応につながる場合があり、特に粒子が適切に流動化しないか、(例えば凝集化している)より大きい粒子が流動層乾燥機に入るか、または流動層乾燥機内で形成される場合には、発火につながる可能性もある。どちらの場合も、吸水性ポリマー粒子の原料が流動層乾燥機の高温の底板に残留し、そこで加熱され、よって、発熱反応が開始する。 First, in order to be accompanied by a suitable heat treatment, a temperature range that is very close to the temperature range (exceeding about 200 ° C.) at which exothermic self-decomposition of SAP frequently occurs and needs to overlap the temperature range is necessary. Depending on the conditions of heat exchange in the fluidized bed, this may lead to an uncontrollable exothermic reaction, especially if the particles are not fluidized properly or larger particles (eg agglomerated) are fluidized bed dried. If it enters the machine or is formed in a fluidized bed dryer, it can lead to ignition. In either case, the raw material for the water-absorbing polymer particles remains on the hot bottom plate of the fluidized bed dryer and is heated there, thus starting an exothermic reaction.
第2に、250μm未満の粒子サイズを有するSAPの大部分は、適切に加熱処理される前に、流動層乾燥機から洗浄されてしまう。よって、この洗浄された画分を単に処理された原料と混合することはできない。むしろ、熱処理された生成物と混合される前に、さらなるプロセスで混合されなければならないか、または代替として、重合プロセスのための微粒子として再利用される場合がある。いずれにせよ、さらなる処理が必要であり、生成物の全収量及び品質と、生成物の処理量とが低減するので、洗浄する原料が高画分であることは望ましくない。 Second, the majority of SAPs having a particle size of less than 250 μm are washed from the fluid bed dryer before being properly heat treated. Therefore, this washed fraction cannot be simply mixed with the processed raw material. Rather, it must be mixed in a further process before being mixed with the heat treated product, or alternatively it may be reused as microparticles for the polymerization process. In any case, it is not desirable for the raw material to be washed to have a high fraction because further processing is required, reducing the overall yield and quality of the product and the throughput of the product.
第3に、通常、熱処理の際中、遠心分離後に遠心保持能力(centrifuge retention capacity;CRC」)によって測定される食塩水中の液体保持能力は顕著に低下し、圧力に対する吸着性(adsorption against pressure;AAP)は所望のレベルに達しない。よって、一般に、高いCRC及び高いAAPの両方を有する生成物を得ることは困難である。さらに、加圧下での透水性(permeability under load;PUL)や生理食塩水流れ誘導性(saline flow conductivity;SFC)によって示される熱処理された生成物の透水性は通常、劣っている。 Third, usually during the heat treatment, the liquid retention capacity in saline measured by centrifuge retention capacity (CRC) after centrifugation is significantly reduced, and the adsorption against pressure; AAP) does not reach the desired level. Thus, it is generally difficult to obtain a product with both high CRC and high AAP. Furthermore, the water permeability of heat-treated products, as indicated by permeability under load (PUL) and saline flow conductivity (SFC), is usually poor.
よって、本発明の目的は、ポリマー粒子が質の良い吸水特性と浸水特性の両方を備えるように熱処理をするための方法を提供することである。この方法はさらに、ポリマーが発熱分解する危険を冒さず、高温でポリマー粒子を実質的に均一に熱処理することを可能にすることが好ましい。好ましくは当該方法によって、高吸収ポリマー粒子の熱処理が、連続的モードにおいても短い滞留時間で可能となる。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for heat treatment so that polymer particles have both good quality water absorption characteristics and water immersion characteristics. This method further preferably allows the polymer particles to be heat treated substantially uniformly at high temperatures without risking exothermic decomposition of the polymer. Preferably, the method allows heat treatment of the superabsorbent polymer particles with a short residence time even in continuous mode.
驚くべきことに、流動層乾燥機の流動化室内部のポリマー粒子を速い昇温速度、つまり1分あたり少なくとも10度の昇温速度で加熱すると、熱処理された生成物の製品性能と熱処理の作動能率がともに著しく向上することがわかった。 Surprisingly, when the polymer particles in the fluidization chamber of a fluidized bed dryer are heated at a fast rate of temperature, that is, at a rate of at least 10 degrees per minute, the product performance of the heat treated product and the operation of the heat treatment It was found that both efficiency improved significantly.
本発明はしたがって吸水性ポリマー粒子を150℃以上の温度Tp1で熱処理するための方法を提供し、前記ポリマー粒子は、流動層乾燥機の流動化室において、50℃以下の初期粒子温度T0から前記温度Tp1まで少なくとも毎分10℃の昇温速度で加熱される。昇温速度は、少なくとも毎分11℃,12℃,13℃,14℃,15℃,16℃,17℃,18℃,19℃,20℃,21℃,22℃,23℃,24℃あるいは25℃であることが好ましい。粒子温度Tp1は、好ましくは170℃から245℃の範囲、より好ましくは190℃から235℃の範囲であって、当該範囲には195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220または225℃から230℃まで、および195℃から200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃または230℃までが含まれる。好ましくは、ポリマー粒子は初期粒子温度T0から温度Tp1まで20分未満のうちに、より好ましくは10分未満のうちに、さらに好ましくは7.5分未満のうちに、さらに好ましくは5分未満のうちに加熱される。前記粒子温度は、流動化生成物の中心にある少なくとも1つのPTF熱電対によって垂直方向に測定される。好適な熱電対は、例えばABB Automation Products GmbH (アルツェナウ,ドイツ)からSENSYCONの商標名で市販されている。好適な熱電対は、例えばABB Automation Products GmbH(アルツェナウ,ドイツ)からSENSYCONの商標名で市販されている。 The present invention thus provides a method for heat-treating water-absorbing polymer particles at a temperature Tp1 of 150 ° C. or more, wherein the polymer particles are used in the fluidization chamber of a fluidized bed dryer from the initial particle temperature T0 of 50 ° C. or less. It is heated to a temperature Tp1 at a heating rate of at least 10 ° C. per minute. The rate of temperature increase is at least 11 ° C., 12 ° C., 13 ° C., 14 ° C., 15 ° C., 16 ° C., 17 ° C., 18 ° C., 19 ° C., 20 ° C., 21 ° C., 22 ° C., 23 ° C., 24 ° C. It is preferable that it is 25 degreeC. The particle temperature Tp1 is preferably in the range of 170 ° C. to 245 ° C., more preferably in the range of 190 ° C. to 235 ° C., which includes 195 ° C., 200 ° C., 205 ° C., 210 ° C., 215 ° C., 220 or 225 ° C. to 230 ° C. and 195 ° C. to 200 ° C., 205 ° C., 210 ° C., 215 ° C., 220 ° C., 225 ° C. or 230 ° C. are included. Preferably, the polymer particles have an initial particle temperature T0 to a temperature Tp1 of less than 20 minutes, more preferably less than 10 minutes, even more preferably less than 7.5 minutes, even more preferably less than 5 minutes. It is heated inside. The particle temperature is measured vertically by at least one PTF thermocouple in the center of the fluidized product. Suitable thermocouples are commercially available, for example, from ABB Automation Products GmbH (Alzenau, Germany) under the trade name SENSYCON. Suitable thermocouples are commercially available, for example, from ABB Automation Products GmbH (Alzenau, Germany) under the trade name SENSYCON.
ポリマー粒子の熱処理は、150℃を超えた温度Tgを有する少なくとも1つのガス流とポリマー粒子を接触させることによって達成される。好ましくは、ポリマー粒子は、乾燥室の流動化室内部において150℃を超えてそこから320℃までの温度Tgを有する少なくとも1つのガス流と接触し、前記乾燥室は少なくとも1つの流動化室を備え、この流動化室は少なくとも1つのガス分配底板を通って、少なくとも1つの下部プレナム室に下方に開口しており、ガス分配底板は前記下部プレナム室から前記流動化室への上向きのガス流のために形成された開口部を有する。少なくとも1つのガス流の温度Tgは、好ましくは150℃から300℃までの範囲にあり、さらに好ましくは180℃から295℃まで、最も好ましくは210℃から290℃までの範囲にあり、前記温度は底板よりも40cm下方に位置する少なくとも1つのPTF熱電対によって測定され、連続的に作動する流動層乾燥機において、熱電対は流動化室の下部プレナム室に位置する一方で、バッチ作動する流動層乾燥機では、通常(熱電対は)底板よりも下方のプレナムに位置するだけでなく、高温ガスをプレナムへと送る導管に位置してもよい。流動層における高温ガス流の表面ガス速度は、約0.1から約0.57m/sまでの範囲内であることが好ましい。より好ましくは、表面ガス速度は約0.15から約0.55m/sまでの範囲内であって、さらに好ましくは約0.2から約0.5m/sまでの範囲内、最も好ましくは約0.3から約0.4m/sまでの範囲内にある。表面ガス速度vsは、底板下の流入ガス速度vaと所定の圧力低下に対する微細孔板の種類に基づいて、次の数1で算出される。
Heat treatment of the polymer particles is accomplished by contacting the polymer particles with at least one gas stream having a temperature Tg greater than 150 ° C. Preferably, the polymer particles are in contact with at least one gas stream having a temperature Tg above 150 ° C. and up to 320 ° C. within the fluidization chamber of the drying chamber, said drying chamber comprising at least one fluidization chamber. The fluidization chamber opens downwardly into the at least one lower plenum chamber through the at least one gas distribution bottom plate, the gas distribution bottom plate flowing upward gas flow from the lower plenum chamber to the fluidization chamber. Having an opening formed for the purpose. The temperature T g of the at least one gas stream is preferably in the range from 150 ° C. to 300 ° C., more preferably in the range from 180 ° C. to 295 ° C., most preferably in the range from 210 ° C. to 290 ° C., said temperature Is measured by at least one PTF thermocouple located 40 cm below the bottom plate, and in a continuously operating fluidized bed dryer, the thermocouple is located in the lower plenum chamber of the fluidization chamber, while the batch operated flow In a layer dryer, not only is the thermocouple normally located in the plenum below the bottom plate, it may be located in a conduit that delivers hot gas to the plenum. The surface gas velocity of the hot gas stream in the fluidized bed is preferably in the range of about 0.1 to about 0.57 m / s. More preferably, the surface gas velocity is in the range of about 0.15 to about 0.55 m / s, more preferably in the range of about 0.2 to about 0.5 m / s, most preferably about It is in the range from 0.3 to about 0.4 m / s. Superficial gas velocity v s is based on the type of micropore plate for inlet gas velocity v a and a predetermined pressure drop in the lower base plate, is calculated by the following
ここでvcorはある所定の底板、ある所定の圧力低下に対する補正因子である。補正因子は、底板メーカーによって提供される適当な型の底シートに対する特定の圧力低下曲線から得られる。 Here, v cor is a correction factor for a certain predetermined bottom plate and a certain predetermined pressure drop. The correction factor is obtained from a specific pressure drop curve for the appropriate type of bottom sheet provided by the bottom plate manufacturer.
メートル毎秒での流入速度vaは、次の等式に従って与えられる。 Meters inflow velocity v a of the per second is given according to the following equation.
ここでVは作動温度における立方メートル毎時でのガス体積流速度であり、またAは底板の平方メートル面積である。 Where V is the gas volumetric flow rate in cubic meters per hour at the operating temperature and A is the square meter area of the bottom plate.
前記範囲内の表面ガス速度を採用することによって、ポリマー粒子を該ポリマーの分解温度近く、あるいは当該分解温度に近いか、当該温度を超える温度を有する高温ガス流で処理することが可能になり、よって200℃を超える粒子温度および/またはポリマー粒子の非常に速い昇温、例えば毎分15℃以上の速度が可能になるが、数か月にわたって作動する連続的な処理であっても生成物の分解の問題に直面しない。
また、所望の生成物の仕様にしたがい、前記範囲における表面ガス速度を変化させることによって、熱処理中に洗浄される微小粒子の寸法や量を調節することが可能であるので、全体の製品収率を必要以上に下げることなく、その後のサイズ調整の手間を省くことができる。
By employing a surface gas velocity within the range, it is possible to treat the polymer particles with a hot gas stream having a temperature near, or close to, or above the decomposition temperature of the polymer, Thus, particle temperatures in excess of 200 ° C. and / or very fast heating of polymer particles, for example, rates of 15 ° C. or more per minute, are possible, but even with continuous processing operating over several months, Do not face the problem of disassembly.
Also, by changing the surface gas velocity in the above range according to the specifications of the desired product, it is possible to adjust the size and amount of fine particles cleaned during the heat treatment, so that the overall product yield It is possible to save the trouble of subsequent size adjustment without lowering the size more than necessary.
本発明において「熱処理」という用語は、表面架橋(後架橋ともよばれる)用の架橋剤のあるなしに関わらず、吸水性ポリマー粒子の熱処理を含む。 In the present invention, the term “heat treatment” includes heat treatment of water-absorbing polymer particles with or without a crosslinking agent for surface crosslinking (also called post-crosslinking).
驚くべきことに、本発明の方法を採用すれば、表面架橋剤などの表面改質剤がなくても、吸水性ポリマー粒子の製品性能を著しく向上させることが可能であることが判明した。 Surprisingly, it has been found that if the method of the present invention is employed, the product performance of the water-absorbing polymer particles can be significantly improved without the use of a surface modifier such as a surface cross-linking agent.
本発明において、流動層のポリマー粒子は、好ましくは熱処理をする間、流動化室の略水平長手軸にそって移動していき、その間、生成物導入口から生成物排出口へと運ばれてゆく。最先端の技術にみられる熱処理吸水性ポリマー粒子のための流動層乾燥機、例えばWurster型やGlatt−Zeller型などの乾燥機では、高温ガス流とポリマー粒子のフローは実質的に平行に流入するが、本発明において、ポリマー粒子の流れと、少なくとも1つの高温ガス流は、互いに実質的に交差することが好ましい。流動化室内部のポリマー粒子生成物流の方向と、少なくとも1つのガス分配底板における下部プレナム室からの開口部を通って流動化室に入る少なくとも1種類の高温ガス流の方向の交差角度は、15°から165°までの範囲、好ましくは20°から160°までの範囲内が好ましく、30°から150°までの範囲がさらに好ましく、45°から135°までの範囲が最も好ましい。ポリマー粒子の生成物流の方向は、ポリマー粒子のかたまりが動く方向として理解され、当該方向は、導入口より流動化室を通って粒子排出口に至る方向であって、ある特定のポリマー粒子が流動層の中を移動する方向ではない。 In the present invention, the polymer particles in the fluidized bed preferably move along the substantially horizontal longitudinal axis of the fluidizing chamber during the heat treatment, and are conveyed from the product introduction port to the product discharge port. go. In fluidized bed dryers for heat treated water-absorbing polymer particles found in state-of-the-art technologies, such as Wurster and Glatt-Zeller dryers, the hot gas flow and polymer particle flow flow in substantially parallel. However, in the present invention it is preferred that the polymer particle stream and the at least one hot gas stream substantially intersect each other. The crossing angle between the direction of the polymer particle product stream inside the fluidization chamber and the direction of at least one hot gas stream entering the fluidization chamber through an opening from the lower plenum chamber in the at least one gas distribution bottom plate is 15 The range from ° to 165 °, preferably within the range from 20 ° to 160 ° is preferred, the range from 30 ° to 150 ° is more preferred, and the range from 45 ° to 135 ° is most preferred. The direction of the polymer particle product stream is understood as the direction in which the mass of polymer particles moves, which is the direction from the inlet through the fluidization chamber to the particle outlet, where a particular polymer particle flows. It is not the direction to move through the layers.
本発明の方法に適合する流動層乾燥機は図1で示され、以下に詳細に述べる。 A fluidized bed dryer compatible with the method of the present invention is shown in FIG. 1 and described in detail below.
本発明の方法と、それに適合する流動層乾燥機を用いれば、約200℃(ここでSAPの発熱自己分解反応が通常観測される)を優に越える温度であったとしても、連続過程で、安全で信頼できる方法で熱処理することが可能である。さらに、洗浄されたポリマー粒子の画分を抑えることができ、流動層乾燥機にあるポリマー粒子の短い滞留時間分布を得ることができるので、CRCやAAP、そして加圧下での透水性(permeability under load;PUL)や、生理食塩水流れ誘導性(saline flow conductivity;SFC)に対して、均一に高性能、高品質な製品を保証する。また、流動層乾燥機の設計および操作上の詳細の改善によりガス流が減少したことによって、エネルギー消費をより少なく済ませられ、200℃を越える温度を採用したとしても、ポリマー粒子の発熱分解を回避することが可能となる。 With the method of the present invention and a fluidized bed dryer compatible therewith, even if the temperature is well above about 200 ° C. (where the exothermic autolysis reaction of SAP is usually observed), Heat treatment can be performed in a safe and reliable manner. Furthermore, the fraction of washed polymer particles can be reduced, and a short residence time distribution of the polymer particles in the fluidized bed dryer can be obtained, so that permeability under CRC and AAP and under pressure (permeability under) For load (PUL) and saline flow conductivity (SFC), we guarantee a uniform, high-performance, high-quality product. Also, improved gas flow dryer design and operational details improve gas flow, resulting in lower energy consumption and avoid exothermic decomposition of polymer particles even at temperatures above 200 ° C. It becomes possible to do.
ポリマー粒子は、好ましくは粒子サイズが45μmから850μmまでの範囲にある。前記ポリマー粒子は高吸水性粒子と呼ばれる粒子、すなわち、自重に対して15倍の0,9%食塩水を吸収可能なポリマー粒子であることが好ましい。
The polymer particles preferably have a particle size ranging from 45 μm to 850 μm. The polymer particles are preferably particles called superabsorbent particles, that is, polymer particles capable of absorbing 0.9
本発明の方法によって熱処理されたポリマー粒子は、少なくとも1種類のエチレン性不飽和モノマー類と、少なくとも1種類の架橋剤と、少なくとも1種類の開始剤と、を含むモノマー混合物を重合させることによって得られることが好ましい。 The polymer particles heat treated by the method of the present invention are obtained by polymerizing a monomer mixture comprising at least one ethylenically unsaturated monomer, at least one crosslinker, and at least one initiator. It is preferred that
好適なエチレン性不飽和モノマー類は、α−、β−不飽和酸類であって、好ましくはα−、β−不飽和カルボン酸またはスルホン酸類であり、それにはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸および2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸が含まれる。これら酸類は酸の形態で利用できるが、α,β−エチレン性不飽和酸を、ナトリウム塩やカリウム塩などの金属塩、および/またはアンモニウム塩などの形で、少なくとも一部を中和する形で利用する方が好ましい。 Suitable ethylenically unsaturated monomers are α-, β-unsaturated acids, preferably α-, β-unsaturated carboxylic acids or sulfonic acids, which include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, Isocrotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid are included. Although these acids can be used in the acid form, the α, β-ethylenically unsaturated acid is at least partially neutralized in the form of a metal salt such as sodium salt or potassium salt and / or an ammonium salt. It is more preferable to use it.
重合は、中和されていないか、全部または一部が重合の前に中和されている酸性モノマーを利用して実行可能である。中和は、好適には、当該モノマー水溶液を、酸性モノマー類に存在する酸性基のうち10%から95%を中和するのに十分な塩基の量と接触させることによって達成される。好ましくは、塩基の量は40%から85%の中和で十分であって、当該モノマーに存在する塩基類のうち55%から80%の中和が最も好ましい。モノマー類の酸性基を中和するのに都合がよく好適な化合物類は、重合プロセスに悪影響を及ぼさずに、酸性基を十分に中和するような塩基類が含まれる。このような化合物類の例として、アルカリ金属水酸化物やアルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属重炭酸塩が含まれる。 The polymerization can be carried out utilizing acidic monomers that are either not neutralized or wholly or partially neutralized prior to polymerization. Neutralization is preferably accomplished by contacting the aqueous monomer solution with an amount of base sufficient to neutralize 10% to 95% of the acidic groups present in the acidic monomers. Preferably, neutralization of 40% to 85% is sufficient for the amount of base, with 55% to 80% neutralization of the bases present in the monomer being most preferred. Compounds that are convenient and suitable for neutralizing the acidic groups of the monomers include bases that sufficiently neutralize the acidic groups without adversely affecting the polymerization process. Examples of such compounds include alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and alkali metal bicarbonates.
高吸収ポリマー粒子は、好ましくは少なくとも約10重量%、より好ましくは少なくとも約25重量%、さらに好ましくは、約45%から約99.9重量%までのα−,β−不飽和カルボン酸類および/またはスルホン酸類からなるモノマー混合物を重合させることによって得ることが可能であって、前記酸性基は好ましくはナトリウム塩、カリウム塩、および/またはアンモニウム塩としての形態で、少なくとも部分的に存在することが可能である。 The superabsorbent polymer particles are preferably at least about 10% by weight, more preferably at least about 25% by weight, and even more preferably from about 45% to about 99.9% by weight α-, β-unsaturated carboxylic acids and / or Alternatively, it can be obtained by polymerizing a monomer mixture consisting of sulfonic acids, wherein the acidic groups are preferably present at least partially in the form of sodium, potassium and / or ammonium salts. Is possible.
好ましくは、酸性基の少なくとも約25モル%までが中和され、より好ましくは少なくとも約50モル%まで、さらに好ましくは50モル%から90モル%未満まで、より好ましくは約50モル%から80モル%未満までが中和される。前記モノマー混合物は、前記好適なモノマー類の混合物から構成されていてもよい。また、モノマー混合物は、60重量%までの量のさらなるエチレン性不飽和モノマー類、例えばアクリルアミド、メタアクリルアミド、無水マレイン酸、または上記のモノマー類のアルキルエステル類やアルキルアミド類、例えばメチル(メタ)アクリラート、(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリラートおよびヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、またはポリエチレングリコールメチルエーテルの(メタ)アクリラート類から構成されていてもよいが、これらに限定されるものではない。 Preferably, at least about 25 mol% of the acid groups are neutralized, more preferably at least about 50 mol%, even more preferably from 50 mol% to less than 90 mol%, more preferably from about 50 mol% to 80 mol%. % Is neutralized. The monomer mixture may be composed of a mixture of the suitable monomers. The monomer mixture may also contain additional ethylenically unsaturated monomers in amounts up to 60% by weight, such as acrylamide, methacrylamide, maleic anhydride, or alkyl esters and alkylamides of the above monomers, such as methyl (meth). It may be composed of acrylate, (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate, or (meth) acrylates of polyethylene glycol methyl ether, but is not limited thereto.
前記モノマー混合物は、ポリマーのネットワークを架橋するための少なくとも1種類の架橋剤、つまりネットワーク架橋剤をさらに含む。好適な架橋剤は、少なくとも2つのエチレン性不飽和2重結合を有するものであるか、少なくとも1つのエチレン性不飽和2重結合と酸性基に反応性のある少なくとも1つの官能基を有するか、酸性基に反応性のある少なくとも2つの官能基を有するものであるか、それらの混合物である。 The monomer mixture further comprises at least one crosslinking agent for crosslinking the polymer network, ie a network crosslinking agent. Suitable crosslinkers are those having at least two ethylenically unsaturated double bonds, at least one functional group reactive with at least one ethylenically unsaturated double bond and an acidic group, It has at least two functional groups reactive with acidic groups or a mixture thereof.
好適な共有ネットワーク架橋剤は、1つの分子に対して、CH2=CHCO−,CH2=C(CH3)CO−およびCH2=CH−CH2−からなるグループの中から選択された2つから4つまでの官能基を有する化合物を含む。架橋剤の例としては、ジアリルアミン;トリアリルアミン;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンおよびペンタエリトリトールのジアクリル酸およびジメタクリル酸類;トリメチロールプロパンおよびペンタエリトリトールのトリアクリラートとトリメタクリラート類;ペンタエリトリトールのテトラアクリラートおよびテトラメタクリラート;アリルメタクリラート;3から30のエチレンオキシドユニットを有するトリメチロールプロパンまたはペンタエリトリトールの高度にエトキシ化された誘導体のテトラアリルオキシエタンおよびアクリラート類、例えば高度にエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラートまたはペンタエリトリトールのテトラアクリラートおよびテトラメタクリラートが含まれる。その他の架橋剤としてはポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリラート(polyethylene glycol monoallyl ether acrylate;PEG-MAE-AE)などのモノアリルエーテルポリエーテルモノアクリラート類が好適である。特に好適であるものはエステル型の架橋剤であって、1分子あたり約3から約30のEO−ユニットの範囲にある高度にエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(highly ethoxylated trimethylolpropane triacrylate;HE-TMPTA)、アリル型架橋剤および同一分子にアクリラートとアリル型の機能を持つ架橋剤、例えばポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリラート(polyethyleneglycol monoallyl ether acrylate; PEG-MAE-AE)などが含まれる。 Suitable shared network crosslinking agent with respect to one molecule, CH 2 = CHCO-, CH 2 = C (CH 3) CO- and CH 2 = CH-CH 2 - is selected from the group consisting of 2 Includes compounds having from 1 to 4 functional groups. Examples of crosslinking agents include diallylamine; triallylamine; ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, Diacrylic and dimethacrylic acids of methylolpropane and pentaerythritol; triacrylates and trimethacrylates of trimethylolpropane and pentaerythritol; tetraacrylates and tetramethacrylates of pentaerythritol; allyl methacrylate; 3 to 30 ethylene oxide units Highly ethoxylated derivatives of trimethylolpropane or pentaerythritol with tetraallyloxyethane and Acrylate compounds include, for example, highly tetraacrylate and tetra methacrylate ethoxylated trimethylolpropane triacrylate or pentaerythritol. As other crosslinking agents, monoallyl ether polyether monoacrylates such as polyethylene glycol monoallyl ether acrylate (PEG-MAE-AE) are suitable. Particularly suitable are ester type crosslinkers, highly ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (HE) in the range of about 3 to about 30 EO-units per molecule; HE -TMPTA), allyl type crosslinkers and crosslinkers having acrylate and allyl type functions in the same molecule, such as polyethyleneglycol monoallyl ether acrylate (PEG-MAE-AE).
高温でポリマー骨格の酸性基と反応することにより架橋を形成することのできる2官能または多官能の薬剤としては、ポリエチレングリコールを採用可能で、PEG600などのように、ポリエチレングリコールは常温(23+/−2℃)で液体であるか、ペースト状であることが好ましい。 Polyethylene glycol can be used as a bifunctional or polyfunctional agent capable of forming a crosslink by reacting with an acidic group of the polymer backbone at a high temperature. Polyethylene glycol, such as PEG600, can be used at room temperature (23 +/−). 2 ° C) and is preferably liquid or pasty.
これらのネットワーク架橋剤は以下に述べる表面架橋剤とは区別されるべきであって、混同すべきではない。すでに述べたネットワーク架橋剤の混合物も採用可能である。 These network crosslinkers should be distinguished from the surface crosslinkers described below and should not be confused. Mixtures of the network crosslinking agents already mentioned can also be employed.
前記ネットワーク架橋剤によって吸水性ポリマーは不水溶性となるが、同時に膨潤可能にもなる。架橋剤の好ましい量は、所望とする吸水容量の程度と吸収された液体を保持するために望まれる強度、すなわち所望の圧力に対する吸着性(adsorption against pressure;AAP)または加圧下吸水性(absorption under load;AUL)によってそれぞれ決められる。架橋剤は、使用するエチレン性不飽和モノマーの全重量を基準に、有利には0.0005重量%から5重量%の範囲での量が使用される。より好ましくは、当該量は、0.1重量%から1重量%までの範囲である。5重量%より多い量を使用した場合には通常、ポリマーは高すぎる架橋密度を保有することとなり、低い吸水能力を示す。使用する架橋剤の量が0.0005重量%未満であった場合には通常、ポリマーは低すぎる架橋密度を保有することとなり、吸収される液体に接触すると、ポリマーが粘つき、質の悪い初期吸収速度を示す。 The network cross-linking agent renders the water-absorbing polymer insoluble, but at the same time it can also swell. The preferred amount of cross-linking agent is the desired degree of water absorption capacity and the strength desired to retain the absorbed liquid, ie adsorption against pressure (AAP) or absorption under pressure (absorption under pressure). load; AUL). The crosslinking agent is preferably used in an amount ranging from 0.0005% to 5% by weight, based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer used. More preferably, the amount ranges from 0.1% to 1% by weight. When an amount greater than 5% by weight is used, the polymer will usually have a crosslinking density that is too high and exhibits a low water absorption capacity. If the amount of crosslinker used is less than 0.0005% by weight, the polymer will usually have a crosslinking density that is too low, and when in contact with the absorbed liquid, the polymer becomes sticky and poor initial quality. Absorption rate is shown.
ネットワーク架橋剤は、好ましくは、エチレン性不飽和モノマーの水溶液に溶解可能であるが、選択的には分散剤の存在下で前記溶液に分散しているだけでもよい。分散剤として適切なものの例としては、カルボキシメチルセルロース懸濁助剤、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびポリビニルアルコールが含まれる。これらの分散剤は有利には、エチレン性不飽和モノマーの全重量を基準として0.0005重量%から0.1重量%までの濃縮度で提供される。 The network cross-linking agent is preferably soluble in an aqueous solution of an ethylenically unsaturated monomer, but may optionally only be dispersed in the solution in the presence of a dispersant. Examples of suitable dispersing agents include carboxymethylcellulose suspension aids, methylcellulose, hydroxypropylcellulose and polyvinyl alcohol. These dispersants are advantageously provided at a concentration of from 0.0005% to 0.1% by weight, based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer.
好ましくは、一乃至複数の上記架橋剤は、少なくとも少量の多価アルコールと組み合わせて使用できる。好ましくは,当該モノマー混合物はさらに、添加の架橋剤として少なくとも1種類の多価アルコールを含み、当該架橋剤の量はエチレン性不飽和モノマーの全重量を基準として少なくとも50ppm、より好ましくは100ppmから1000ppmの量である。前記多価アルコールは、好ましくはグリセリンを含み、より好ましくはグリセリンより構成され、エチレン性不飽和モノマーの全重量を基準として、好ましくは100ppmから1000ppmまでの量が使用される。 Preferably, one or more of the above crosslinking agents can be used in combination with at least a small amount of a polyhydric alcohol. Preferably, the monomer mixture further comprises at least one polyhydric alcohol as an additional crosslinker, and the amount of the crosslinker is at least 50 ppm, more preferably from 100 ppm to 1000 ppm, based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer. Is the amount. The polyhydric alcohol preferably contains glycerin, more preferably is composed of glycerin, and is preferably used in an amount of 100 ppm to 1000 ppm based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer.
前記ポリマー粒子が得られるモノマー混合物はさらに、少なくとも1種類の重合開始剤を含む。 The monomer mixture from which the polymer particles are obtained further contains at least one polymerization initiator.
従来からのビニル付加重合開始剤を、水溶性モノマー類の重合や架橋剤に利用することができる。重合を開始するためには、モノマー溶液に十分に溶解するフリーラジカル重合が好ましい。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムなどの水溶性の過硫酸塩類や、さらなるアルカリ金属過硫酸塩類、過酸化水素、水溶性アゾ化合物、例えば2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)塩酸塩などが利用可能である。レドックス開始剤系と呼ばれ、酸化成分として使用可能な過酸化水素またはナトリウム過硫酸塩、等は亜硫酸類、アミン類、またはアスコルビン酸などの還元剤と併用可能である。開始剤の量は、好ましくはエチレン性不飽和モノマーの全重量を基準として0.01重量%から約1重量%までの範囲で使用され、好ましくは約0.01重量%から0.5重量%までの範囲で使用される。 Conventional vinyl addition polymerization initiators can be used for the polymerization of water-soluble monomers and crosslinking agents. In order to initiate the polymerization, free radical polymerization that dissolves sufficiently in the monomer solution is preferred. For example, water-soluble persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate and sodium persulfate, further alkali metal persulfates, hydrogen peroxide, water-soluble azo compounds such as 2,2′-azobis- (2-amidino Propane) hydrochloride and the like are available. Hydrogen peroxide or sodium persulfate, which is called a redox initiator system and can be used as an oxidizing component, can be used in combination with a reducing agent such as sulfites, amines, or ascorbic acid. The amount of initiator is preferably used in the range from 0.01% to about 1% by weight, preferably from about 0.01% to 0.5% by weight, based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer. Used up to a range.
また、モノマー混合物は、開始速度や重合速度を制御するために一乃至複数のキレート剤を含むことができ、そうでない場合には、モノマー混合物に存在する不純物、特に鉄イオンなどの重金属イオンなどによって、不所望なレベルにまで上がってしまう。キレート剤は、好ましくは、有機ポリ酸類、リン酸ポリ酸類およびそれらの塩類から選択できる。前記キレート剤は、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレングリコール−ビス−(アミノエチルエーテル)−N,N,N’−三酢酸、N−(2−ヒドロキシエチル)−エチレンジアミン−N,N,N’−三酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、酒石酸、クエン酸、イミノ二コハク酸、グルコン酸、およびそれらの塩類から選択することが好ましい。最も好ましいキレート剤はジエチレントリアミン五酢酸の5ナトリウム塩であって、水溶液の形態で、Dow Chemical社よりVersenexTM80の商標名で市販されている。 In addition, the monomer mixture may contain one or more chelating agents to control the initiation rate or the polymerization rate, otherwise it will depend on impurities present in the monomer mixture, especially heavy metal ions such as iron ions. , Going up to an undesired level. The chelating agent can preferably be selected from organic polyacids, phosphoric acid polyacids and their salts. The chelating agents are nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, cyclohexanediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, ethylene glycol-bis- (aminoethyl ether) -N, N, N′-triacetic acid, N- (2-hydroxyethyl). ) -Ethylenediamine-N, N, N′-triacetic acid, triethylenetetraaminehexaacetic acid, tartaric acid, citric acid, iminodisuccinic acid, gluconic acid, and salts thereof are preferred. The most preferred chelating agent is the pentasodium salt of diethylenetriaminepentaacetic acid, which is commercially available in the form of an aqueous solution under the trade name Versenex ™ 80 from Dow Chemical.
また、モノマー混合物はポリビニルアルコール、でんぷん、および水溶性または水膨潤性のセルロースエーテル類などのグラフトポリマー類を含んでいてもよい。このようなグラフトポリマーを採用する際には、グラフトポリマーは好ましくはエチレン性不飽和モノマーの全重量を基準として、約10重量%までの量が使用可能である。 The monomer mixture may also include graft polymers such as polyvinyl alcohol, starch, and water-soluble or water-swellable cellulose ethers. When employing such a graft polymer, the graft polymer can be used in an amount up to about 10% by weight, preferably based on the total weight of the ethylenically unsaturated monomer.
さらに、当該モノマー混合物は高吸収性ポリマーの再利用微粒子を含んでいてもよい。微粒子とは、生成物の仕様によって定められた所望の利用に対して、小さすぎる粒子と考えられている。微粒子は、重合後の乾燥したポリマーゲルを粉砕することによって生成されるか、乾燥ポリマーの摩砕によって生成される。したがって前記不所望な生成物画分はポリマーから除去されるが、重合前のモノマー混合物に混入することによって再利用することもできる。 Furthermore, the monomer mixture may contain recycled fine particles of a superabsorbent polymer. Fine particles are considered to be particles that are too small for the desired use as defined by the product specifications. The microparticles are generated by grinding the dried polymer gel after polymerization or by grinding the dry polymer. Thus, the undesired product fraction is removed from the polymer but can also be reused by incorporation into the monomer mixture prior to polymerization.
微粒子の画分は、EDANA標準試験法WSP220.3(10)を用いた篩過によって決定することができる。微粒子は、流動層乾燥機のSAP粒子を熱処理するための方法、好ましくは本発明の方法によって洗浄された画分から得ることもできる。高温ガス流によって、粒子は約250μmの径を有するようになるまで洗浄される。250μm未満、好ましくは200μm未満の粒子サイズを有するポリマー粒子は、本発明では微粒子と定められる。 The fine particle fraction can be determined by sieving using the EDANA standard test method WSP220.3 (10). The microparticles can also be obtained from a fraction washed by a method for heat treating SAP particles in a fluid bed dryer, preferably by the method of the present invention. With the hot gas flow, the particles are washed until they have a diameter of about 250 μm. Polymer particles having a particle size of less than 250 μm, preferably less than 200 μm are defined as fine particles in the present invention.
さらに、モノマー混合物に対して他の添加剤を添加することもできる。前記他の添加剤は、アルカリ金属塩素酸塩類、シリカ酸化物や亜鉛酸化物など、不水溶性金属酸化物の有機あるいは無機の不水溶性粉末、界面活性剤、分散剤、銀塩類等の異臭を抑える薬剤、硫酸アルミニウムや乳酸アルミニウム、マグネシウム塩やカルシウム塩などの水溶性金属塩、または変性非イオンポリプロピレンワックスなどのさらなる加工助剤等、から選択することができるが、これらに限定されるものではない。 Furthermore, other additives can be added to the monomer mixture. Other additives include organic metal chlorates, silica oxides, zinc oxides and other water-insoluble metal oxides, organic or inorganic water-insoluble powders, surfactants, dispersants, silver salts and other off-flavors. Can be selected from, but are not limited to, chemicals that suppress aging, water-soluble metal salts such as aluminum sulfate and aluminum lactate, magnesium salts and calcium salts, or further processing aids such as modified nonionic polypropylene waxes is not.
これらモノマー混合物を重合させ、吸水性ポリマー粒子、特にSAP粒子を得るための適切な方法は、当業者によく知られている。好ましくは、本発明の方法で熱処理されたポリマー粒子は、同時係属出願中の欧州特許出願10003452.9に記述されている方法により、モノマー混合物を重合させることによって得ることができる。 Suitable methods for polymerizing these monomer mixtures to obtain water-absorbing polymer particles, especially SAP particles, are well known to those skilled in the art. Preferably, the polymer particles heat-treated by the method of the invention can be obtained by polymerizing the monomer mixture by the method described in co-pending European patent application 10003452.9.
重合反応は、バッチモードあるいは連続モードで、水溶液中あるいは分散相(つまり溶液重合や懸濁重合)で起こすことができる。 The polymerization reaction can occur in an aqueous solution or in a dispersed phase (that is, solution polymerization or suspension polymerization) in batch mode or continuous mode.
特に、重合反応が水溶液中において行われた場合、得られたポリマーは、好ましくは摩砕などによって粉砕されるが、粒子サイズが45μm未満あるいは850μm以上の粒子を熱処理前に除去するために、ふるいかけする選択肢もある。 In particular, when the polymerization reaction is carried out in an aqueous solution, the obtained polymer is preferably pulverized by grinding or the like, but a sieve is used to remove particles having a particle size of less than 45 μm or 850 μm or more before heat treatment. There is also an option to call.
また前記ポリマー粒子は、本発明の方法による熱処理が施される前に乾燥されることが好ましい。 The polymer particles are preferably dried before being subjected to the heat treatment according to the method of the present invention.
好ましくは、本発明の方法によって熱処理されたポリマー粒子は、熱処理が施される際、EDANA標準試験法WSP230.3(10)によって測定されるような全組成量を基準として、その残留の水分量が12重量%未満、より好ましくは、0.5重量%から6重量%までの範囲、さらには0.5重量%から5重量%の範囲が含まれていることが好ましい。 Preferably, the polymer particles heat treated by the method of the present invention, when subjected to heat treatment, have a residual moisture content based on the total composition as measured by EDANA standard test method WSP230.3 (10). Is preferably less than 12% by weight, more preferably in the range of 0.5% to 6% by weight, even more preferably in the range of 0.5% to 5% by weight.
流動層乾燥機の下部プレナム室に、少なくとも1つの高温ガス流が、少なくとも1つのガス分配底板に指向されていることが好ましく、その方向は水平長手軸に対して実質的に直交する方向であって、連続的に運転している流動層乾燥機の中で熱処理されている間、流動層の中にあるポリマー粒子は止まることなく移動する。本発明において、「略直交」との用語は60度から120度までのすべての角度を含む。 Preferably, in the lower plenum chamber of the fluidized bed dryer, at least one hot gas stream is directed to at least one gas distribution bottom plate, the direction being substantially perpendicular to the horizontal longitudinal axis. Thus, the polymer particles in the fluidized bed move without stopping during the heat treatment in the fluidized bed dryer operating continuously. In the present invention, the term “substantially orthogonal” includes all angles from 60 degrees to 120 degrees.
本発明の方法で用いられる連続作動する流動層乾燥機の底板は、多孔板であることが好ましく、当該板の孔は特異な形状を有し、孔は通常の円筒状の丸型形状ではなく、また流路方向も通常と異なる。前記多孔底板の孔は、どちらかというと三角形から半楕円形の形状をしており、流路方向に円錐形の開口部を持つことが好ましい。好ましくは、底板として使用する多孔板またはその一部は、(長孔シートに対して)微細孔シートであるか、微細孔シートの集合体である。適当な微細孔シートは、Hein, Lehmann,Trenn- und Fordertechnik GmbH(クレーフェルト,ドイツ)より「CONIDUR(登録商標)」の商標名で市販されている。これらシートにおいて特別な方向を持つ孔の形状は、水平気流成分を有し、ポリマー粒子を流動化室の略水平長手軸に沿って指向することを可能にする。このように指向された孔を持つ多孔底板の代わりに、または当該多孔底板に加えて、熱処理中、ポリマー粒子を流動化室の略水平長手軸に沿って移動させるために、振動乾燥室を利用することも可能である。 The bottom plate of the fluidized bed dryer that operates continuously in the method of the present invention is preferably a perforated plate, and the holes of the plate have a unique shape, and the holes are not a regular cylindrical round shape. Moreover, the direction of the flow path is also different from usual. It is preferable that the holes of the porous bottom plate have a triangular to semi-elliptical shape and have a conical opening in the flow path direction. Preferably, the perforated plate used as the bottom plate or a part thereof is a microporous sheet (relative to the long hole sheet) or an aggregate of microporous sheets. A suitable microporous sheet is commercially available from Hein, Lehmann, Trenn-und Fordertechnik GmbH (Krefeld, Germany) under the trade name “CONIDUR®”. The shape of the holes with a special direction in these sheets has a horizontal airflow component and allows polymer particles to be directed along the generally horizontal longitudinal axis of the fluidization chamber. Instead of or in addition to a porous bottom plate with holes oriented in this way, a vibration drying chamber is used to move the polymer particles along the generally horizontal longitudinal axis of the fluidization chamber during heat treatment. It is also possible to do.
少なくとも1つのガス分配底板を通過した後、少なくとも1つの高温ガス流が流動化室に侵入し、そこでポリマー粒子と接触し、それらを加熱、流動化させる。ガス分配底板で好適に用いられる指向された孔によって、流動化室の略水平長手軸に沿って移動するポリマー粒子の流れに少なくとも1つの高温ガス流が通過することができて、その角度は15°から165°、好ましくは30°から150°、より好ましくは45°から135°であって、さらに60°から120°でもよく、最も好ましくは75°から105°までの範囲にある。 After passing through the at least one gas distribution bottom plate, at least one hot gas stream enters the fluidization chamber where it contacts the polymer particles and heats and fluidizes them. Oriented holes preferably used in the gas distribution bottom plate allow at least one hot gas stream to pass through the stream of polymer particles moving along the generally horizontal longitudinal axis of the fluidization chamber, the angle of which is 15 It is from 165 ° to 165 °, preferably from 30 ° to 150 °, more preferably from 45 ° to 135 °, even from 60 ° to 120 °, most preferably from 75 ° to 105 °.
バッチモードにて運転する流動層乾燥機では、指向された孔を持たない微細孔シートが好適である。 For fluidized bed dryers operating in batch mode, microporous sheets without oriented holes are preferred.
特に連続的に運転する流動層乾燥機では、本発明の方法において、好ましくは、複数の高温ガス流がポリマー粒子と接触可能である。熱処理の際、好ましくは、当該ポリマー粒子はまず流動層乾燥機の内部で、第1の加熱として100℃から320℃までの範囲の温度Tg1を有するガス流と接触し、その後温度を保持するために100℃から280℃までの範囲の温度Tg2を有するガス流と接触する。したがって、連続的に運転する流動層乾燥機の流動化室は、昇温区域と、さらに温度を保持するための、少なくとももう1つの区域を備えていることが好ましい。 Particularly in fluidized bed dryers operating continuously, in the process of the present invention, preferably a plurality of hot gas streams can contact the polymer particles. During the heat treatment, preferably the polymer particles are first brought into contact with a gas stream having a temperature T g1 in the range from 100 ° C. to 320 ° C. as a first heating in the fluidized bed dryer and then maintained at the temperature. In order to contact a gas stream having a temperature T g2 in the range from 100 ° C. to 280 ° C. Therefore, it is preferable that the fluidizing chamber of the fluidized bed dryer operating continuously includes a temperature rising zone and at least another zone for maintaining the temperature.
第1のガス流は、ポリマー粒子を短時間に所望の粒子温度Tp1となるまで加熱するために利用可能である。前記第1のガス流の温度Tg1は、好ましくは所望の粒子温度Tp1よりも30℃を超えるように設定され、速い昇温速度を保証するためには当該温度より50℃を超えて設定される場合もある。しかし、前記粒子が所望の粒子温度よりも約30℃、あるいは50℃もの高い温度を有するガス流に長すぎる時間接触した場合、分解が起こる可能性がある。したがって、粒子が所望の粒子温度Tp1に(ほぼ)達したら、Tg1より低いが、好ましくはTp1よりもまだ高い温度Tg2を有する第2のガス流をポリマー粒子に接触させることが好ましい。前記温度Tg2は、好ましくは150から280℃までの範囲内にあって、好ましくは所望の粒子温度Tpを20℃より超えず、さらに好ましくは10℃より超えない。 The first gas stream can be used to heat the polymer particles in a short time until the desired particle temperature T p1 is reached. The temperature T g1 of the first gas stream is preferably set to exceed 30 ° C. above the desired particle temperature T p1, and is set to exceed 50 ° C. above that temperature in order to ensure a fast heating rate. Sometimes it is done. However, if the particles are in contact with a gas stream having a temperature about 30 ° C. or as high as 50 ° C. above the desired particle temperature for too long, decomposition can occur. Therefore, if the particles to the desired particle temperature T p1 reached (approximately), it is lower than T g1, preferably preferably contacted with a second gas stream having a temperature T g2 still higher than T p1 the polymer particles . Said temperature T g2 is preferably in the range from 150 to 280 ° C., preferably not exceeding 20 ° C. of the desired particle temperature T p , more preferably not exceeding 10 ° C.
温度Tp1に達すると、ポリマー粒子は残りの全滞留時間、つまり流動層乾燥機の流動化室に滞留する時間にわたって前記温度に保たれるか、加熱して温度Tp2に保たれるが、ここでTp1とTp2は互いに異なるが、どちらとも170℃から245℃までの範囲内、より好ましくは190℃から235℃までの範囲内であることが好ましい。 When the temperature T p1 is reached, the polymer particles are maintained at that temperature for the remaining total residence time, ie, the residence time in the fluidization chamber of the fluidized bed dryer, or are heated and maintained at the temperature T p2 , Here, T p1 and T p2 are different from each other, but it is preferable that both are in the range from 170 ° C. to 245 ° C., more preferably in the range from 190 ° C. to 235 ° C.
本発明の流動層乾燥機内部におけるポリマー粒子の全滞留時間、つまりポリマー粒子が流動化室の昇温区域および温度保持区域に存在する平均時間は、約2分から数時間の範囲内であることが好ましく、より好ましくは約4分から約60分、さらに好ましくは約10分から約40分の範囲内である。全滞留時間は、昇温期と実際の熱処理時間とから構成される。昇温期、つまりポリマー粒子が、所望の生成物温度Tpを優に越える第1の温度Tg1を有するガス流を用いて、所望の温度Tpまで加熱されるまでの第1の時間帯は、好ましくは約数秒間、例えば2秒から約10分の間だけ続き、より好ましくは1分から約9分までの間、最も好ましくは約2分から約8分までの間だけ続く。生成物が所望の粒子温度Tpに達すると、実際の熱処理時間が開始され、所望の生成物温度を維持するため、ガス流Tg2の温度が随時調節される。実際の熱処理は、好ましくは約1分から60分続き、より好ましくは約2.4分から45分、さらに好ましくは約5分から30分続く。 The total residence time of the polymer particles in the fluidized bed dryer of the present invention, that is, the average time for the polymer particles to exist in the temperature rising zone and the temperature holding zone of the fluidizing chamber may be in the range of about 2 minutes to several hours. Preferably, it is in the range of about 4 minutes to about 60 minutes, more preferably about 10 minutes to about 40 minutes. The total residence time is composed of a heating period and an actual heat treatment time. Temperature ramp-up, that is, a first time period until the polymer particles are heated to the desired temperature T p using a gas stream having a first temperature T g1 well above the desired product temperature T p Preferably lasts for about a few seconds, for example between 2 seconds and about 10 minutes, more preferably between 1 minute and about 9 minutes, most preferably between about 2 minutes and about 8 minutes. When the product reaches the desired particle temperature T p , the actual heat treatment time is started and the temperature of the gas stream T g2 is adjusted from time to time in order to maintain the desired product temperature. The actual heat treatment preferably lasts about 1 to 60 minutes, more preferably about 2.4 to 45 minutes, and even more preferably about 5 to 30 minutes.
温度Tg1を有するガス流と温度Tg2を有するガス流は、同一のまたは異なる組成を持っており、同一のまたは異なる導入口を介して下部室に供給可能である。また、ポリマー粒子はさらに温度Tgnを有する一乃至複数のガス流で処理可能であり、ここでnとは3,4,5などであって、温度TgnはTg1やT2とは異なる。 The gas stream having the temperature T g1 and the gas stream having the temperature T g2 have the same or different compositions, and can be supplied to the lower chamber through the same or different inlets. Further, the polymer particles can be further treated with one or more gas streams having a temperature T gn , where n is 3, 4, 5, etc., and the temperature T gn is different from T g1 or T 2. .
本発明の方法によって、短い残留時間分布を持つ熱処理粒子を得ることが可能になる。熱処理後、流動層乾燥機かの流動化室から排出されたポリマー粒子のうち、好ましくは少なくとも50重量%、より好ましくは少なくとも70重量%、最も好ましくは少なくとも80重量%が、計画熱処理時間t±5%のうちに熱処理された。 The method of the present invention makes it possible to obtain heat-treated particles having a short residual time distribution. Of the polymer particles discharged from the fluidization chamber of the fluidized bed dryer after the heat treatment, preferably at least 50% by weight, more preferably at least 70% by weight, and most preferably at least 80% by weight is the planned heat treatment time t ±. Heat treated within 5%.
本発明の方法において、ガス分配底板にわたる圧力低下、つまり前記板のプレナム側の圧力と流動化室側の圧力との差異は、好ましくは100Paから900Paまでの範囲内であって、より好ましくは150Paから400Paまでの範囲内であって、最も好ましくは200Paから300Paまでの間にある。接近ガス速度と運転温度を考慮し、所望の圧力低下を得るための適当な底板を選出するために、底板メーカーは圧力低下曲線を提供している。底板と流動層との両方の全圧力低下は、好ましくは2.500Paから5.000Paまでの範囲が可能である。全圧力低下は、流動層乾燥機外部の気圧に対し、底板よりも60cm下方に設けられた少なくとも1つの差圧伝送器によって測定される。好適な差圧伝送器は、例えばEmerson Process Management GmbH & Co. OHG(ヴェスリング,ドイツ)からROSEMOUNTの商標名で市販されている。圧力低下は、とりわけ使用するガス分配底板、ガスの温度、流入速度に依存し、これは当業者によく知られている。所定の温度および所定の流入速度において、特定の圧力低下を得るための特別な多孔底板を選出するための指針(Guides)は、前記多孔底板のメーカーから手に入れることができる。 In the method of the invention, the pressure drop across the gas distribution bottom plate, i.e. the difference between the pressure on the plenum side of the plate and the pressure on the fluidization chamber side is preferably in the range from 100 Pa to 900 Pa, more preferably 150 Pa. To 400 Pa, most preferably between 200 Pa to 300 Pa. In view of the approaching gas velocity and operating temperature, the bottom plate manufacturer provides a pressure drop curve to select an appropriate bottom plate to obtain the desired pressure drop. The total pressure drop in both the bottom plate and the fluidized bed can preferably range from 2.500 Pa to 5.000 Pa. The total pressure drop is measured by at least one differential pressure transmitter provided 60 cm below the bottom plate with respect to the pressure outside the fluidized bed dryer. Suitable differential pressure transmitters are commercially available, for example from Emerson Process Management GmbH & Co. OHG (Wessling, Germany) under the trade name ROSEMOUNT. The pressure drop depends inter alia on the gas distribution bottom plate used, the temperature of the gas, the inflow rate and is well known to those skilled in the art. Guides for selecting a special perforated bottom plate for obtaining a specific pressure drop at a given temperature and a given inflow rate can be obtained from the manufacturer of said perforated bottom plate.
本発明の方法において、流動層の高さは好ましくは10cmから80cmまで、より好ましくは約30cmから約60cmまでの範囲にある。流動層の高さは、とりわけ1時間あたりの接近ガスの体積量と圧力低下によって管理可能であって、これは当業者によく知られている。 In the method of the present invention, the height of the fluidized bed is preferably in the range from 10 cm to 80 cm, more preferably from about 30 cm to about 60 cm. The height of the fluidized bed can be controlled, inter alia, by the volume of approaching gas per hour and the pressure drop, which is well known to those skilled in the art.
ガスとしては、採用する条件下において当該ポリマーに不活性な任意のガスが利用可能で、例えば窒素、二酸化炭素、希ガス類、空気、等やそれらの混合体などである。水分の凝縮が防止され、かつ熱処理されるポリマー粒子と凝縮物との接触が防止されるのであれば、水蒸気を利用してもよい。本発明の方法において、経済的な理由からは空気が好ましいガスとなる。ポリマー粒子の層を通過して流動化した後に、ガス流は濾過され流動化室に向けることによって、少なくともその一部が再利用されるが、その他の部分は大気に放出されることが好ましい。 As the gas, any gas inert to the polymer under the employed conditions can be used, and examples thereof include nitrogen, carbon dioxide, rare gases, air, and a mixture thereof. Water vapor may be used as long as condensation of moisture is prevented and contact between the heat-treated polymer particles and the condensate is prevented. In the method of the present invention, air is the preferred gas for economic reasons. After fluidization through the layer of polymer particles, the gas stream is filtered and directed to the fluidization chamber, so that at least a portion of it is recycled, while the other portion is preferably released to the atmosphere.
本発明の方法を用いれば、(i)「未処理」のポリマー粒子、つまり、重合、乾燥、粉砕、篩過によって形成された後に、さらなる固体または液体物質と接触していなかったポリマー粒子、(ii)純水によって表面が再湿潤したポリマー粒子、(iii)表面架橋材を一切含んでいないコーティング溶液で処理されたポリマー粒子、(iv)表面架橋材を含む溶液で処理されたポリマー粒子、を処理することが可能となる。 Using the method of the present invention, (i) "untreated" polymer particles, i.e. polymer particles that have been formed by polymerization, drying, grinding, sieving and have not been in contact with further solid or liquid material, ( ii) polymer particles whose surfaces have been rewet with pure water, (iii) polymer particles treated with a coating solution containing no surface cross-linking material, and (iv) polymer particles treated with a solution containing surface cross-linking material. It becomes possible to process.
好ましくは、前記粒子が本発明の方法によって熱処理される前に、少なくとも1つの有機および/または無機架橋剤を含む溶液がポリマー粒子の表面に塗布可能である。前記溶液は、前記ポリマー粒子の表面に噴霧することによって塗布されることが好ましく、さらには0℃から99℃までの範囲の温度での噴霧がより好ましい。 Preferably, a solution comprising at least one organic and / or inorganic crosslinking agent can be applied to the surface of the polymer particles before the particles are heat treated by the method of the present invention. The solution is preferably applied by spraying on the surface of the polymer particles, and more preferably spraying at a temperature ranging from 0 ° C to 99 ° C.
驚くべきことに、熱処理において、表面架橋材が存在せずとも、熱処理前にポリマーの表面を水溶液粒子で再湿潤させることで生成物の特性が改善可能であることがわかり、蒸留水、脱イオン水、または水道水などの「純水」、つまり毒性成分、架橋成分、その他活性成分などの余計な成分を相当量含んでいない水を用いるのが好ましく、相当量とは、好ましくは100ppm未満の量である。したがって、本発明の方法において、熱処理前にポリマー粒子をポリマー粒子の全重量を基準に、好ましくは0.3重量%から7重量%、好ましくは1重量%から5重量%より好ましくは1.5重量%から3.5重量%までの範囲の量の水で表面を湿らせる。 Surprisingly, it was found that the properties of the product can be improved by re-wetting the surface of the polymer with aqueous solution particles prior to heat treatment, even in the absence of surface crosslinker, in distilled water, deionized water It is preferable to use water or “pure water” such as tap water, that is, water that does not contain a considerable amount of extraneous components such as toxic components, cross-linking components, and other active components, and the equivalent amount is preferably less than 100 ppm. Amount. Accordingly, in the method of the present invention, the polymer particles are preferably 0.3% to 7% by weight, preferably 1% to 5% by weight, more preferably 1.5%, based on the total weight of the polymer particles before heat treatment. Moisten the surface with an amount of water ranging from wt% to 3.5 wt%.
驚くべきことに、水や、コーティング剤および/または表面架橋剤を含む溶液を塗布するためのステップを二段階にわたって実行すると、つまり粒子を流動層乾燥機の内部ではなく、流動層乾燥機の中で流動し熱処理粒子する前にWurster型やGlatt−Zeller型の流動層乾燥機などを用いて水や各溶液を粒子に塗布すれば、よりいっそう良い結果を得られるということが判明した。 Surprisingly, when the step for applying water or a solution containing a coating agent and / or a surface cross-linking agent is carried out in two stages, that is, the particles are not inside the fluidized bed dryer but in the fluidized bed dryer. It was found that even better results can be obtained if water or each solution is applied to the particles using a Wurster type or Glatt-Zeller type fluidized bed dryer before flowing and heat-treated particles.
液体または溶液がすべてポリマー粒子の表面に実質的に均一に分散されなければならない。好適な方法の1つに、適当なミキサーの中で液体/溶液を添加する方法があり、好ましくは攪拌されたポリマー粒子に噴霧される。文献には様々な好適なミキサー、たとえばスクリューミキサー、パドルミキサー、円盤型混合機、プローシェアミキサー及びショベルミキサーなどが述べられている。特に好適なものは縦型ミキサー、とりわけプローシェアミキサーやショベルミキサーである。好適なミキサーは、Lodige(登録商標)ミキサー、Bepex(登録商標)ミキサー、Nauta(登録商標)ミキサー、Processall(登録商標)ミキサー、Schugi(登録商標)ミキサーなどの商標名で市販されている。好適な噴霧ノズルおよび霧化システムは従来技術でもよく知られており、例えばZerstaubungstechnik, Springer Verlag, VDI-Reihe, Giinter Wotzmer (2002)に記述されている。単分散および多分散の霧化システムとして圧力ノズル、回転式霧化装置、超音波式霧化装置およびインパクトノズルなどが利用可能であるが、これらに限定されるものではない。 All liquids or solutions must be distributed substantially uniformly on the surface of the polymer particles. One suitable method is to add the liquid / solution in a suitable mixer, preferably sprayed onto the stirred polymer particles. The literature describes various suitable mixers such as screw mixers, paddle mixers, disc mixers, plow shear mixers and shovel mixers. Particularly preferred are vertical mixers, especially proshear mixers and shovel mixers. Suitable mixers are commercially available under trade names such as Lodige (R) mixer, Bepex (R) mixer, Nauta (R) mixer, Processall (R) mixer, Schugi (R) mixer, and the like. Suitable spray nozzles and atomization systems are well known in the prior art and are described, for example, in Zerstaubungstechnik, Springer Verlag, VDI-Reihe, Giinter Wotzmer (2002). As the monodisperse and polydisperse atomization systems, pressure nozzles, rotary atomizers, ultrasonic atomizers, impact nozzles, and the like can be used, but are not limited thereto.
コーティング溶液は、好ましくは水性溶媒つまり水と少なくとも1つの水溶性有機溶媒からなる混合物において表面架橋剤を含み、当該表面架橋剤は好ましくは多価アルコール類、ポリグリシジル化合物類、環状カルボナート類、ポリアミン類、アルコキシシリル化合物、ポリアジリジン類、ポリアミドアミン類、オキサゾリドン類、ビスオキサゾリン類、水溶性多価金属塩類、例えば、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミの乳酸塩類、水酸化物類、炭酸塩類、または重炭酸塩類、あるいはこれらの混合物、好ましくは、乳酸アルミニウム、金属酸化物またはそれらの混合物から構成されるグループから選択される。 The coating solution preferably comprises a surface cross-linking agent in an aqueous solvent, ie a mixture of water and at least one water-soluble organic solvent, which is preferably a polyhydric alcohol, a polyglycidyl compound, a cyclic carbonate, a polyamine. , Alkoxysilyl compounds, polyaziridines, polyamidoamines, oxazolidones, bisoxazolines, water-soluble polyvalent metal salts such as magnesium, calcium, barium, aluminum lactates, hydroxides, carbonates, or Bicarbonates, or mixtures thereof, preferably selected from the group consisting of aluminum lactate, metal oxides or mixtures thereof.
本発明において、水性溶媒は“純”水と、水と水溶性助溶剤の混合物との両方から構成され、当該水溶性助溶剤にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノールおよびtert−ブタノールなどのC1−C6アルコール類や、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコールおよび1,4−ブタンジオールなどのC2−C5ジオールや、アセトン、等から構成される。 In the present invention, the aqueous solvent is composed of both “pure” water and a mixture of water and a water-soluble cosolvent, and the water-soluble cosolvent includes methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec. - C 1 -C 6 alcohols and the like butanol and tert- butanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, or C 2 -C 5 diols such as 1,3-propylene glycol and 1,4-butanediol, Consists of acetone, etc.
表面架橋剤はポリマー粒子に水溶液の形態で塗布されることが好ましく、前記溶液は100ppmから10000ppmまで、より好ましくは500ppmから5000ppmまでの一乃至複数の表面架橋剤を含んでいる。好ましくは、ポリマー粒子の全重量を基準に、約0.3重量%から約10重量%の量の前記水溶液が、より好ましくは約1重量%から約6重量%の量の前記水溶液が、さらに好ましくは約2重量%から約4重量%の前記水溶液がポリマー粒子に添加される。助溶剤や、その他の液体添加剤または溶解添加剤は、水溶液の一部として、または表面架橋剤を含む水溶液を添加する前後に別の段階としてポリマー粒子に添加することが可能である。 The surface cross-linking agent is preferably applied to the polymer particles in the form of an aqueous solution, and the solution contains one or more surface cross-linking agents from 100 ppm to 10,000 ppm, more preferably from 500 ppm to 5000 ppm. Preferably, the aqueous solution in an amount of from about 0.3% to about 10% by weight, more preferably from about 1% to about 6% by weight, based on the total weight of the polymer particles, Preferably about 2% to about 4% by weight of the aqueous solution is added to the polymer particles. Co-solvents and other liquid or dissolution additives can be added to the polymer particles as part of the aqueous solution or as a separate step before or after the addition of the aqueous solution containing the surface cross-linking agent.
さらにコーティング溶液は、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウラートなどを含む解砕補助剤などの追加成分を含んでいてもよい。 Further, the coating solution may contain additional components such as a crushing aid including polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate.
上記のようにコーティング溶液で処理された後、コーティングされたポリマー粒子はただちに本発明の熱処理方法が施されるか、または本発明の熱処理方法が施される前に0℃から99℃の温度、好ましくは常温(+/−23℃)で保持される。前記定温放置は別個の容器、つまり流動層乾燥機の内部以外の容器にて混合する下で、実行されるのが好ましい。 After being treated with the coating solution as described above, the coated polymer particles are immediately subjected to the heat treatment method of the present invention, or a temperature of 0 ° C. to 99 ° C. before the heat treatment method of the present invention is performed, Preferably, it is kept at room temperature (+/− 23 ° C.). The incubating is preferably carried out under mixing in a separate container, that is, a container other than the inside of the fluidized bed dryer.
多くの場合、このような保持期間(定温放置)によってコーティング溶液が粒子表面に確実に拡散し、またポリマー粒子表面における架橋剤がより均一に分散することになる。保持している間、温度は0℃から99℃までの範囲にあることが好ましく、保持時間は10秒から10時間までの範囲にあることが好ましい。10秒未満の保持時間では通常、コーティング溶液の均一的な分散および/またはコーティング溶液が粒子表面に十分に浸透することを保証できない。また、コーティングされたポリマー粒子はまだ湿りすぎている可能性があるため、流動層乾燥機内部を効果的に流動化することができない。一方、保持時間が10時間を超過した場合、表面架橋剤は通常ポリマー粒子の中核まで拡散し、該表面から離れすぎているので、その後の熱処理の後に低品質となることにつながる。 In many cases, such a holding period (incubation at a constant temperature) ensures that the coating solution diffuses to the particle surface, and the cross-linking agent on the polymer particle surface is more uniformly dispersed. During holding, the temperature is preferably in the range of 0 ° C. to 99 ° C., and the holding time is preferably in the range of 10 seconds to 10 hours. A retention time of less than 10 seconds usually cannot guarantee a uniform dispersion of the coating solution and / or sufficient penetration of the coating solution into the particle surface. Also, the coated polymer particles may still be too wet, so the fluidized bed dryer cannot be effectively fluidized. On the other hand, if the holding time exceeds 10 hours, the surface crosslinking agent usually diffuses to the core of the polymer particles and is too far away from the surface, leading to poor quality after subsequent heat treatment.
本発明はさらに、特に本発明の方法の利用に特別適合する流動層乾燥機を提供する。したがって、本発明はさらに、吸水性ポリマー粒子を連続モードあるいはバッチモードで、好ましくは上記のような本発明の方法で熱処理するための流動層乾燥機の使用に関し、前記流動層乾燥機は、
i)実質的に水平な長手軸を有する乾燥室と、
ii)処理される粒子を前記流動化室に供給するための粒子導入口と、
iii)処理された粒子を前記乾燥機から除去するための粒子排出口と、
iv)ガスをプレナムに供給するための、プレナム内の少なくとも1つのガス供給導入口と、
v)粒子層を流動させ通過させた後にガス流を乾燥室から排出するための少なくとも1つのガス排気口と、を含み、
前記乾燥室は、
−下部プレナム室に下方に開口した流動化室と、
−少なくとも1つのガス分配底板を介する下部プレナム室と、
−前記下部プレナム室から前記流動化室内への上向きのガス流のために形成された開口部を有する少なくとも1つのガス分配底板と、
を含む。
The present invention further provides a fluidized bed dryer that is particularly adapted for use with the method of the present invention. Accordingly, the present invention further relates to the use of a fluidized bed dryer for heat treating water-absorbing polymer particles in continuous mode or batch mode, preferably by the method of the present invention as described above, wherein the fluidized bed dryer comprises:
i) a drying chamber having a substantially horizontal longitudinal axis;
ii) a particle inlet for supplying the particles to be treated to the fluidization chamber;
iii) a particle outlet for removing the treated particles from the dryer;
iv) at least one gas supply inlet in the plenum for supplying gas to the plenum;
v) at least one gas outlet for exhausting the gas stream from the drying chamber after flowing and passing through the particle bed,
The drying chamber is
A fluidizing chamber that opens downward into the lower plenum chamber;
A lower plenum chamber via at least one gas distribution bottom plate;
-At least one gas distribution bottom plate having an opening formed for upward gas flow from the lower plenum chamber into the fluidization chamber;
including.
特に、まだ表面が粘着していて、表面コーティングされたばかりのポリマー粒子が流動層乾燥機に供給された場合には、前記粒子の凝縮が起こり、生成物の流動化が不十分となる可能性がある。その結果、ポリマー粒子材料は高温ガス分配底板に残留して過熱し、流動化の乱れによって適切な熱交換がすべて阻害され、発熱分解が開始してしまう。これは最終的に生成物の分解につながり、場合によっては発火に至る可能性がある。これらのリスクは、吸水性ポリマー粒子を熱処理するための本発明の流動層乾燥機を用いて回避され、その一例は図1に示される。 In particular, if the surface is still sticky and the surface-coated polymer particles are fed to a fluidized bed dryer, the particles may condense and the product may be insufficiently fluidized. is there. As a result, the polymer particle material remains on the hot gas distribution bottom plate and overheats, and the fluidization disturbance inhibits all appropriate heat exchange and starts exothermic decomposition. This ultimately leads to product decomposition and in some cases may lead to ignition. These risks are avoided using the fluidized bed dryer of the present invention for heat treating water-absorbing polymer particles, an example of which is shown in FIG.
該流動層乾燥機は一般には、流動化室1、多孔底板3、好ましくはCONIDUR(登録商標)板などの微細孔板、および底板3の下部にある熱風分配室(プレナム2)を備えている。該乾燥機は、生成物充填システム5と生成物排出システム6、少なくとも1つの高温ガス加熱器7、適当な高温ガス導管9および流動化層を通過したガス流の排気システムを具備している。前記排気システムは排気ガス流にある洗浄されたポリマー粒子を回収するための適当な濾過システム8を備えている。当該システムは、異なる流動層の区域に異なる温度を設定できるように、複数のガス加熱器7aと7bを備えていることが好ましい。
The fluidized bed dryer generally comprises a fluidizing
ガスは、所望の温度まで加熱された後にプレナム2へと導かれ、そこで均一に分散し、流動化室1のポリマー材料を均一的に流動化し加熱するため、底板3の開口部を通って所望の速度で均一的に流れるようになっている。流動層のポリマー層を流動化し通過した後、ガス流は濾過され、その一部は再利用されるがその他の部分は大気に放出される。
After the gas is heated to the desired temperature, it is led to the
経済的な理由から、ポリマー粒子の熱処理は連続的モードで行われる方が好ましいが、流動層乾燥機はバッチモードでも作動可能である。 For economic reasons, it is preferred that the heat treatment of the polymer particles be carried out in a continuous mode, but the fluidized bed dryer can also operate in a batch mode.
流動層乾燥機は通常鋼鉄からできているが、原理的には、使用される高い温度に耐え、機械的に安定している不活性材料ならどのようなものでもよい。流動化室の形状としては円筒形、円錐形、あるいは長方形が可能である。長方形の乾燥機が特に好ましい。生産規模の長方形の流動化室の適切なサイズは、例えば約4mから約8mまでの長さ、好ましくは約5mから約7mまで、より好ましくは約5.75mから約6.25mまでの長さである。幅は、例えば約0.7mから約2.1mまでの範囲、好ましくは1.0mから1.8mまでの範囲、より好ましくは1.3mから1.5mまでの範囲に及ぶ。流動化室の高さは、約1mから3mまでの範囲が好ましく、好ましくは約1.5mから2.5mまでの範囲、より好ましくは約1.85mから約2.15mまでの範囲にある。ガス分配底板の幅に対する長さの比率は、好ましくは3から5.5の範囲内であって、流動化室の高さに対する前記底板の面積の比率は2.5から5.5までの範囲内が好ましい。 Fluidized bed dryers are usually made of steel, but in principle can be any inert material that can withstand the high temperatures used and is mechanically stable. The shape of the fluidizing chamber can be cylindrical, conical or rectangular. A rectangular dryer is particularly preferred. Suitable sizes for production-scale rectangular fluidization chambers are, for example, lengths from about 4 m to about 8 m, preferably from about 5 m to about 7 m, more preferably from about 5.75 m to about 6.25 m. It is. The width ranges, for example, from about 0.7 m to about 2.1 m, preferably from 1.0 m to 1.8 m, more preferably from 1.3 m to 1.5 m. The height of the fluidizing chamber is preferably in the range of about 1 m to 3 m, preferably in the range of about 1.5 m to 2.5 m, more preferably in the range of about 1.85 m to about 2.15 m. The ratio of the length to the width of the gas distribution bottom plate is preferably in the range of 3 to 5.5, and the ratio of the area of the bottom plate to the height of the fluidization chamber is in the range of 2.5 to 5.5. The inside is preferable.
連続的モードにおいて、生成物は必要に応じて重量流や体積流によって、必要に応じ長方形をしている流動化室の一端へと絶えず供給され、そこから特定の振動および/または特別な底板孔の設計によって与えられる方法づけされたガス流によって、流動化室に沿って反対側まで運ばれていき、そこから隣接する冷却室へと放出可能である。場合によっては別個の生成物冷却器を使用してもよい。冷却後、生成物は冷却室または生成物冷却器より回収され、出荷用に梱包するか、さらなる処理を行ってもよい。 In continuous mode, the product is continually fed to the end of the fluidizing chamber, which is rectangular, if necessary, by weight flow or volume flow from there for specific vibrations and / or special bottom plate holes. It can be carried along the fluidization chamber to the opposite side by the conditioned gas flow given by the design of and then discharged into the adjacent cooling chamber. In some cases, a separate product cooler may be used. After cooling, the product may be recovered from the cooling chamber or product cooler and packaged for shipping or further processing.
底板は、好ましくは上ですでに述べた少なくとも1つの微細孔シートであってよく、流動化室の粒子を保持し、高温ガス流を分配するために機能する。底板は該プレナムと流動化室を仕切り、金属製もしくは必要とされる安定性を提供するようなその他の耐熱素材でできており、高温ガス流を通過させるために穿孔されている。当該複数の孔は、粒子が該板を通ってプレナムへと侵入しないように、上記のような特別な寸法および形状をしていることが好ましい。単位面積あたりの孔の数および底板に設けられる開き断面は、所要のエネルギーを生成物へと伝達して該板の生成物の層を流動化させるため、所望の量のガスが必要とされる速度で開口部を通過するようになっている。 The bottom plate may preferably be at least one microporous sheet as already described above and serves to hold the fluidization chamber particles and distribute the hot gas stream. The bottom plate separates the plenum from the fluidization chamber and is made of metal or other refractory material that provides the required stability and is perforated to allow hot gas flow to pass through. The plurality of holes preferably have a special size and shape as described above so that particles do not enter the plenum through the plate. The number of holes per unit area and the open cross section provided in the bottom plate require the desired amount of gas to transfer the required energy to the product and fluidize the product layer of the plate. It passes through the opening at a speed.
流動層乾燥機の底板は、孔の寸法、孔の設計、単位体積あたりの孔の数などに関し全域にわたって均一な構造を有する単体のシートからできているか、流動層乾燥機の異なる各区域で特定の流動化や生成物の動きを与えるため、当該底板は、各区分が必要に応じそれぞれ異なる設計をしている複数の区分から組み立てられてもよい。 The bottom plate of the fluidized bed dryer is made of a single sheet with a uniform structure over the entire area with respect to the hole size, hole design, number of holes per unit volume, etc., or specified in different areas of the fluidized bed dryer In order to provide fluidization and product movement, the bottom plate may be assembled from a plurality of sections, each section having a different design as required.
底板の肉厚は0.3mm〜5mmの範囲にあることが好ましい。底板の開口部は球形、長方形、楕円形、等の形状を持つことができ、ガス流を指向することで、流動化した生成物を所望の方向に向けるのに適した形状を有していることが好ましい。これらの寸法は処理される生成物の粒子サイズと必要とされる条件に依存し、通常は0.1mmと0.5mmとの間の範囲にあり、好ましくは0.2mmから0.4mm、さらに好ましくは0.3mmから0.35mmまでの範囲にある。孔の寸法、数および設計は、底板を通過する流動化ガスのガス速度および圧力低下が、最適で均一な流動化のため、適切な範囲に収まるように選択されなければならず、これは当業者によく知られている。 The thickness of the bottom plate is preferably in the range of 0.3 mm to 5 mm. The opening of the bottom plate can have a spherical shape, a rectangular shape, an elliptical shape, etc., and has a shape suitable for directing the fluidized product in a desired direction by directing the gas flow. It is preferable. These dimensions depend on the particle size of the product being processed and the conditions required and are usually in the range between 0.1 mm and 0.5 mm, preferably 0.2 mm to 0.4 mm, Preferably it exists in the range from 0.3 mm to 0.35 mm. The size, number and design of the holes must be chosen so that the gas velocity and pressure drop of the fluidizing gas passing through the bottom plate are within the proper range for optimal and uniform fluidization. Well known to contractors.
既に述べたように、流動化室のすべての材料は、底板の領域全てに渡って均一にかつ常時流動化されている点が重要である。ポリマー粒子の発熱自己分解は、生成物層が均等に流動化されることによって適切な熱交換がなされ、分解の自己加速が防止されれば、約240℃の温度までであれば確実に制御できる。 As already mentioned, it is important that all the material of the fluidization chamber is fluidized uniformly and constantly over the entire area of the bottom plate. The exothermic self-decomposition of the polymer particles can be reliably controlled up to a temperature of about 240 ° C. if proper heat exchange is achieved by the fluidization of the product layer evenly and self-acceleration of the decomposition is prevented. .
流動化室内部のポリマーが分解する可能性があるだけでなく、プレナムにたまたま侵入し、流動化されていないポリマー材料が発火するリスクも高い。プレナム内部の生成物はさらに、前記板に吹き付けられた際、底板の開口部を下から塞ぐ可能性があるので、底板上部での流動化を阻害する。欠陥や不適切なベントストリームフィルターによって、生成物が上部の流動化室からプレナムへ漏出したり、再利用された気流によって生成物がプレナムへ運びこまれたりしないように、あらゆる配慮がなされなければならない。底板下方にあるプレナム内の圧力監視器、および/または主空気循環ライン内の微粒子監視器のような適切な装置は、あらゆる処理の困難性を逐一知らせていく上で役に立つもので、これは生成物が分解する可能性を防止するのに不可欠である。 Not only can the polymer inside the fluidization chamber break down, but there is also a high risk of accidental intrusion into the plenum and ignition of the unfluidized polymer material. Further, the product inside the plenum may block fluidization at the top of the bottom plate as it may block the bottom plate opening from below when sprayed onto the plate. Every care must be taken to ensure that the product does not leak from the upper fluidization chamber into the plenum due to defects or improper vent stream filters, or that the product is carried into the plenum by recycled airflow. Don't be. Appropriate equipment, such as a pressure monitor in the plenum below the bottom plate and / or a particulate monitor in the main air circulation line, can be used to keep you informed of any processing difficulties. It is essential to prevent the possibility of decomposition.
流動化室に侵入し、或いは前記流動化室で形成された、大きな生成物粒子やすべての生成物凝集体は、自重により流動化されないままとなる。それらは高温の底板と接触したまま留まり、逐次除去されなければ分解するか、発火する。したがって、以下に述べるように、このような大きな粒子や塊をシステムから除去するか、内部での形成を阻止しなければならない。 Large product particles and all product aggregates that enter or are formed in the fluidization chamber remain unfluidized by their own weight. They remain in contact with the hot bottom plate and decompose or ignite unless removed sequentially. Therefore, as described below, such large particles or lumps must be removed from the system or prevented from forming internally.
ポリマー粒子は流動化室に所望の速度で絶えず充填され、当該速度は回転バルブまたは他の適当なシステムによって制御可能である。供給ポリマーは、流動層の供給区域に入る際に、約50℃以下の温度を有していることが好ましい。供給区域が高温となる条件では、粒子の残留水分(つまりEDANA法WSP230.3(10)で12重量%未満、通常は約0.5重量%〜6重量%の水分量)は、ほぼすべて急速に失われる。水分は通常高温ガスに吸収され、ベントストリームによって放出される。流動化室に存在可能な冷却区域または面によって水分が凝縮するリスクが発生し、これによって湿潤した場所が生じ、それにポリマーダストやポリマー微粒子が吸着し、凝集体や塊を形成する。これらの塊は時折はがれおち、底板へと落下する。流動化室の内部または少なくともそれに接触して設置するそのような供給システム(供給管や回転バルブ、等)の一部は、供給材料によって常時冷却されているので、凝縮や凝集を引き起こし、塊を形成するための冷却面を提供する。冷却した生成物流そのものが凝縮のための冷却域を与えるので、不所望な凝集をもたらす危険性がある。供給区域における凝集体の形成を防止するためには、しかるべき配慮がなされなければならない。まず、供給流を高温流動層の広域にわたって均一に分散させるのを補助するような装置を設置することが可能である。次に、流動化室の内部または少なくともそれに接触して設置するそのような供給システム(供給管や回転バルブ、等)の一部は、表面の冷却を防止するためのトレース加熱(trace heating)を備えることができる。さらに、乾燥した気流を導入口の領域に向けることで、凝縮の発生をさらに防止することも可能である。 The polymer particles are constantly filled into the fluidization chamber at the desired rate, which can be controlled by a rotary valve or other suitable system. The feed polymer preferably has a temperature of about 50 ° C. or less upon entering the fluidized bed feed zone. Under conditions where the feed area is hot, almost all residual moisture in the particles (ie less than 12% by weight, usually about 0.5% to 6% by weight in EDANA method WSP230.3 (10)) is rapid. To be lost. Moisture is usually absorbed by the hot gas and released by the vent stream. The cooling zone or surface that can exist in the fluidization chamber creates a risk of moisture condensation, which creates a moistened area that adsorbs polymer dust and fine particles to form agglomerates and lumps. These lumps sometimes peel off and fall to the bottom plate. Some of such supply systems (feed pipes, rotary valves, etc.) installed inside or at least in contact with the fluidization chamber are constantly cooled by the feed material, causing condensation and agglomeration, Providing a cooling surface to form. Since the cooled product stream itself provides a cooling zone for condensation, there is a risk of causing unwanted agglomeration. In order to prevent the formation of agglomerates in the feed area, care must be taken. First, it is possible to install a device that assists in uniformly distributing the feed stream over a wide area of the hot fluidized bed. Next, some of such supply systems (supply pipes, rotary valves, etc.) installed inside or at least in contact with the fluidization chamber may be subjected to trace heating to prevent surface cooling. Can be provided. Furthermore, it is also possible to further prevent the occurrence of condensation by directing the dried air stream toward the inlet region.
均一的に供給を分散させるための特別な装置は、例えば「唐人笠(chinese hat)」15のような形状をしていて、流動化室内部において、粒子供給流導入口の真下に設置される。前記装置は図2に示すように、電気的トレーシングのためのジャケットと並ぶ半円錐の板を備える。 A special device for uniformly distributing the supply has a shape such as “chinese hat” 15, for example, and is installed in the fluidization chamber directly below the particle supply flow inlet. . As shown in FIG. 2, the device comprises a half-cone plate aligned with a jacket for electrical tracing.
運転を確実にするためには、上に明記されたような寸法を持つ流動層乾燥機には単位m2あたりの底板で、約50kg/hから約2000kg/hまで、好ましくは約100kg/hから約1000kg/hまで、より好ましくは約125kg/hから約450kg/hまでの生成物の供給流が充填され、また、単位m2あたり約300kg/hから約3000kg/hまで、好ましくは約500kg/hから約2500kg/hまでの全高温ガス体積流が充填される。ガス流は生成物層を通過した後でもまだかなりのエネルギーフラクションを持ち、好ましくは粒子を加熱するために再生される。したがって、洗浄された物体を適当な耐熱フィルターやサイクロンで濾過することで分離した後に、ガス流の一部は加熱器に送り返される(再利用される)。しかし、高温ガス流に含まれる水分量が供給材料からの水蒸気により増加することに伴って、ガス流の一部をベントストリームに放出し、乾燥した新気ガスを再充填しなければならない。新気ガスは、生成物層を通過した高温ガス流と混合する前に、冷却室の高温SAPを流動化して冷却するために利用することができる。流動化室を出ていくガス量のうち放出されるガス量の割合は、約10%から約40%までの範囲、好ましくは約20%から約30%までの範囲内である。 To ensure operation, fluid bed dryers with dimensions as specified above have a bottom plate per m 2 , from about 50 kg / h to about 2000 kg / h, preferably about 100 kg / h. from up to about 1000 kg / h, more preferably is feedstream packing of the product from about 125 kg / h to about 450 kg / h, also about 300 kg / h to about 3000 kg / h per unit m 2, preferably about A total hot gas volume flow from 500 kg / h to about 2500 kg / h is charged. The gas stream still has a significant energy fraction even after passing through the product layer and is preferably regenerated to heat the particles. Thus, after separating the washed object by filtering with a suitable heat-resistant filter or cyclone, a portion of the gas stream is sent back to the heater (reused). However, as the amount of moisture contained in the hot gas stream increases due to water vapor from the feed, a portion of the gas stream must be discharged into the vent stream and refilled with dry fresh gas. The fresh gas can be utilized to fluidize and cool the hot SAP in the cooling chamber before mixing with the hot gas stream that has passed through the product layer. The proportion of the gas released out of the fluidization chamber is in the range of about 10% to about 40%, preferably in the range of about 20% to about 30%.
通常、1重量%から15重量%の割合の生成物流がガス流によって運ばれ(洗浄され;elutriated)、ガスから分離される必要がある。全ての粒子を効率的にかつ確実にガス流から分離することが非常に重要であり、そうでなければ再利用された熱風によって粒子はプレナムへと運搬され、時間の経過とともにそこに凝縮される。ガス流からの分離は一乃至複数のサイクロン、適当なフィルター、またはこれら両方の組み合わせによって達成可能である。 Usually, a 1% to 15% by weight product stream needs to be carried (elutriated) by the gas stream and separated from the gas. It is very important to separate all particles from the gas stream efficiently and reliably, otherwise the particles are transported to the plenum by the recycled hot air and condensed there over time . Separation from the gas stream can be achieved by one or more cyclones, suitable filters, or a combination of both.
微粒子をガス流からうまく分離するためには、190℃を超える温度に適した特別なポリイミドフィルターまたはテフロン(登録商標)フィルターを備えるフィルターサイクロンが利用可能である。フィルター間の圧力低下、つまりフィルター前後の圧力は、使用するフィルターの種類およびフィルターのクリーニング周期によって定められる。圧力低下が高すぎると全空気循環流の速度に悪影響を与え、結局、不十分な流動化と熱伝熱効率を引き起こす。生成物の分解を防止するためには、フィルターの機能は常に適切に管理されなければならない。 Filter cyclones with special polyimide filters or Teflon filters suitable for temperatures above 190 ° C. are available for successful separation of particulates from gas streams. The pressure drop between filters, that is, the pressure before and after the filter is determined by the type of filter used and the cleaning cycle of the filter. If the pressure drop is too high, the speed of the total air circulation flow will be adversely affected, eventually causing inadequate fluidization and heat transfer efficiency. In order to prevent degradation of the product, the function of the filter must always be properly managed.
ポリマーの昇温速度は高温ガス流によって与えられるエネルギー摂取速度や生成物層の肉厚に依存する。エネルギー摂取速度(ガス温度、ガス速度)に関する上記の制限のために、昇温速度は通常、層の厚さによって管理される。流動層の好ましい厚さは、流動層乾燥機の寸法や形状に依存する。プラント規模で連続運転をする長方形の流動層乾燥機は、好ましくは10cmから80cmまで、好ましくは30cmから60cmまでの範囲にある(流動化)層の高さを有する。層の高さは、好ましくは、流動化室の排出端にある堰によって管理できる。ベッドの高さが80cmを越える場合には昇温速度が小さくなりすぎ、生成物の品質が不十分なものとなる。層の高さが低すぎるとプレナムと生成物層の圧力低下が不十分なものとなるため、流動化が不均一なものとなる。 The heating rate of the polymer depends on the energy uptake rate provided by the hot gas flow and the thickness of the product layer. Because of the above limitations on the energy uptake rate (gas temperature, gas rate), the rate of temperature rise is usually governed by the layer thickness. The preferred thickness of the fluidized bed depends on the size and shape of the fluidized bed dryer. A rectangular fluidized bed dryer operating continuously on a plant scale preferably has a (fluidized) bed height in the range from 10 cm to 80 cm, preferably from 30 cm to 60 cm. The height of the bed can preferably be managed by a weir at the discharge end of the fluidization chamber. If the bed height exceeds 80 cm, the rate of temperature rise will be too low and the product quality will be insufficient. If the bed height is too low, the pressure drop between the plenum and the product bed will be insufficient and fluidization will be uneven.
放射によるエネルギー供給によって流動層の昇温を促進することもできる。例えば、一乃至複数の紫外(UV)または赤外(IR)線照射源を流動化室に取り付けることができる。生成物の昇温速度を加速するために、前記照射源は流動化室の供給区域に取り付けることが好ましい。このような熱源は、高温ガス流が、適切な昇温速度のために十分な熱供給を与えることができないような作動条件があてはまる場合に、特に望ましい。 The temperature rise of the fluidized bed can be promoted by energy supply by radiation. For example, one or more ultraviolet (UV) or infrared (IR) radiation sources can be attached to the fluidization chamber. In order to accelerate the rate of temperature rise of the product, the irradiation source is preferably installed in the feed zone of the fluidization chamber. Such a heat source is particularly desirable when operating conditions are met such that the hot gas stream cannot provide sufficient heat supply for an adequate rate of heating.
粒子は1つずつ流動化室でほぼ同じように処理されることが好ましく、したがって各粒子が前記流動化室の中で同じ滞留時間を有していることが望ましい。したがって、準栓流が望ましい。標準的な流動化室では、かなりの逆混合が起こり、不都合に広い生成物の滞留時間分布が生じ、望ましい時間幅で熱処理される前の粒子画分が流動層乾燥機から放出される一方、他の画分はポリマーの分解限界にある高温に長時間晒される。 The particles are preferably processed one by one in the fluidization chamber in approximately the same way, and it is therefore desirable for each particle to have the same residence time in the fluidization chamber. Therefore, a semi-plug flow is desirable. In a standard fluidization chamber, considerable backmixing occurs, resulting in an undesirably wide product residence time distribution, while the particle fraction before being heat treated in the desired time span is discharged from the fluidized bed dryer, Other fractions are exposed to high temperatures for extended periods at the polymer degradation limit.
逆混合を最小限に抑えるためには、強制粒子流の方向と準栓流を達成するためにバッフル板16を流動化室1に挿入することが可能であって、流動化室にて狭い滞留時間分布(図3)が供給される。
In order to minimize backmixing, the
流動層の高さは流動化室1の排出側にある調節可能な堰17によって管理することができる。流動層乾燥機は好ましくはさらに流動化室1に隣接する冷却室4を備え、前記流動化室1を通過した後、熱処理されたポリマー粒子がそこに放出される。好ましくは、冷却室4は流動化室1から上記の堰17によって部分的に隔てられていて、溢れ出る材料が直接冷却室4に侵入するようになっており、そこで50℃未満の温度まで冷却される(図3)。冷却室は、新気ガス送風機と熱交換器12、例えば多管式水冷熱交換器を備えることができる(図1)。冷却用の新気は、冷却室4の高温生成物を通過し冷却した後、高温ベントストリームへと供給され、流動層乾燥機を出ていく。
The height of the fluidized bed can be managed by an
流動層乾燥機におけるポリマー粒子の効果的な熱処理のために、所望の熱移動、生成物品質そして最小限の微粒子の洗浄を手に入れ、また生成物の適切な流動化と安全な運転を保証するためには、生成物流に体するガス流の比率は慎重に調節されなければならない。これらの要件をすべて満たすために、連続的な運転をする生産規模の流動層乾燥機は、底板1m2あたり100−2000kg/hの生成物流、および底板1m2あたり300−3000kg/hの高温ガス流の供給が好ましい。 Get the desired heat transfer, product quality and minimal particulate cleaning for effective heat treatment of polymer particles in a fluidized bed dryer, as well as ensure proper fluidization and safe operation of the product In order to do so, the ratio of gas flow to the product stream must be carefully adjusted. To meet all these requirements, fluidized bed dryer production scale for continuous operation, hot gases of the bottom plate 1m product stream 2 per 100-2000kg / h, and the bottom plate 1m 2 per 300-3000kg / h A stream feed is preferred.
生産スケールの流動層乾燥機は、例えば以下の条件で運転できる。Conidur(登録商標)の底板面積:約8.4m2、全気流:約7000−9000kg/h、生成物押出量:約2400−2500kg/hである。 A production scale fluidized bed dryer can be operated, for example, under the following conditions. Conidur® bottom plate area: about 8.4 m 2 , total airflow: about 7000-9000 kg / h, product extrusion: about 2400-2500 kg / h.
流動層乾燥機は複数のサブ区域(図1〜図2の乾燥室では縦線で表示)に分割でき、運転条件を個々に設置し管理することができる。各区域はそれぞれ専用のガス加熱システム7a〜7xおよび高温ガス流9a〜9xを備えることができる。このようなサブシステムを利用することによって、特定のプロファイル、たとえば特定の温度プロファイル、個々のベッド高、等を流動層乾燥機に沿って目標設定することができる。 The fluidized bed dryer can be divided into a plurality of sub-zones (indicated by vertical lines in the drying chambers of FIGS. 1 and 2), and operating conditions can be individually installed and managed. Each zone may have its own gas heating system 7a-7x and hot gas flow 9a-9x. By utilizing such a subsystem, a specific profile, such as a specific temperature profile, individual bed height, etc., can be targeted along the fluidized bed dryer.
第1の区域は、ポリマー粒子の速い昇温を達成するために使用することが好ましい。よって、導入口の高温ガス流速度および(ガス)流9aの温度は許される限り高く設定されるべきであるが、第2の区域(ガス流9b)は流動化された生成物を所望の熱処理温度に保持するためだけに使用されるため、第2の区域の条件は比較的緩く設定される。当該区域の分離は、別々に管理された2つの異なる熱風供給システムによって達成される。 The first zone is preferably used to achieve a fast temperature rise of the polymer particles. Thus, the high temperature gas flow rate at the inlet and the temperature of the (gas) stream 9a should be set as high as allowed, but the second zone (gas stream 9b) will cause the fluidized product to undergo the desired heat treatment. Since it is only used to maintain the temperature, the conditions of the second zone are set relatively relaxed. Separation of the area is achieved by two different hot air supply systems managed separately.
その他にも、単一のバーナーを用いて高温ガス流を与え、その後、前記高温ガス流を分流し、第2の区域の流量の一部を温度の低い新気ガスと混合させることで分離することも可能である。プレナム(供給流)に供給されるガス流を加熱するためには、電子加熱器、ガス加熱器、蒸気圧熱交換器、または適当な熱交換器を持つ他の加熱器が利用できる。 Alternatively, a single burner is used to provide a hot gas stream, followed by splitting the hot gas stream and separating a portion of the second zone flow rate with a cooler fresh gas. It is also possible. Electronic heaters, gas heaters, vapor pressure heat exchangers, or other heaters with suitable heat exchangers can be used to heat the gas stream supplied to the plenum (feed stream).
ポリマー粒子の分解が起こる場合には、COガスおよびCO2ガスが放出される。不所望な分解反応をただちに検知するためには、流動化室を出ていく少なくともベントストリーム内部のCO/CO2濃度を監視するため、高感度な赤外線CO/CO2探知システムを設置することができる。ガス供給流およびベントストリーム内部のCO/CO2濃度は常時監視され、両者の差分が算出されることが好ましい。CO/CO2レベルがトリガー濃度を上回ると、ただちに措置がとれるよう、当該システムは生産管理システムを介して警報を発することができる。例えば、流動層内部の制御できない分解反応あるいは発火を直ちに抑制するため、この場合、流動層乾燥機は窒素で洗浄することができる(図1の符号11)。分解の可能性を検知するとシステムが冷却され、窒素で洗浄された状態となり、安全性の条件が得られると同時に、安全手順および安全の手引きにしたがってシステムが再開する。
When polymer particle decomposition occurs, CO gas and CO 2 gas are released. In order to immediately detect an undesirable decomposition reaction, it is necessary to install a highly sensitive infrared CO / CO 2 detection system in order to monitor at least the CO / CO 2 concentration inside the vent stream exiting the fluidization chamber. it can. It is preferable that the CO / CO 2 concentration in the gas supply stream and the vent stream is constantly monitored and the difference between the two is calculated. If the CO / CO 2 level exceeds the trigger concentration, the system can issue an alarm via the production management system so that action can be taken immediately. For example, in order to immediately suppress an uncontrollable decomposition reaction or ignition inside the fluidized bed, in this case, the fluidized bed dryer can be washed with nitrogen (
微細孔板の圧力低下と流動化生成物は、常に監視することもできる。望ましくない圧力上昇は、微細孔板の微細孔が詰まっているか、微細孔板に形成された堆積物によって熱風が閉塞していることを意味している。所定のレベルになると警告が発せられ、生成物の分解が発生するのを防止するために必要とされる緊急の措置がとられる。 The pressure drop and fluidization product of the microporous plate can also be monitored constantly. An undesired pressure increase means that the micropores of the microporous plate are clogged or the hot air is blocked by deposits formed on the microporous plate. When a predetermined level is reached, a warning is issued and urgent action is taken to prevent product degradation from occurring.
フィルターの圧力低下は安全のためにも常に監視されることが好ましい。一方、フィルターが閉塞することによって通常起こる高すぎる圧力によって、高温ガス流が閉塞するリスクが生じ、生成物の流動化が不十分となることにつながり、他方、急に生じる可能性のある低い圧力低下は通常、フィルター組織損傷の兆しである。このような場合、ある特定の材料が高温ガス流へと漏出して、微細孔板の下方でプレナムへと運ばれていき、その際に適切な措置がとられなかった場合には生成物の分解の原因となる。 It is preferred that the filter pressure drop is always monitored for safety. On the other hand, too high pressures normally caused by clogging of the filter create a risk of clogging the hot gas stream, leading to inadequate fluidization of the product, while low pressures that can occur suddenly. The decrease is usually a sign of filter tissue damage. In such cases, certain materials will leak into the hot gas stream and be carried down the microperforated plate to the plenum, where product action will occur if appropriate measures are not taken. Cause decomposition.
したがって、本発明において使用される流動層乾燥機はさらに一乃至複数の
(i)粒子導入口を加熱するための装置、
(ii)好ましくは、一乃至複数のサイクロン、又はフィルター、又はそれらの組み合わせにより形成され、流動化室から排出されたガス流から浄化された微粒子を分離するための装置、
(iii)逆混合を最小限に抑える流動化室の内部の複数のバッフル板;
(iv)前記ガス分配底板、前記流動層及び/又は前記ガス流から浄化された微粒子を分離させるための前記装置による前記圧力低下を監視するための手段、
(v)流動化室内の少なくとも1つの照射源、
(vi)流動化室(ベントストリーム)を離れたガス流、及び所望により、前記プレナム(供給流)中に供給された高温ガス流中の一酸化炭素及び/又は二酸化炭素の濃度を測定するための手段、
(vii)窒素又は希ガスで前記流動層乾燥機の少なくとも前記乾燥室を洗浄する手段、
を備えていることが好ましい。
Therefore, the fluidized bed dryer used in the present invention is further a device for heating one or more (i) particle inlets,
(Ii) An apparatus for separating purified particulates from a gas stream preferably formed by one or more cyclones or filters, or a combination thereof, discharged from a fluidization chamber;
(Iii) a plurality of baffle plates inside the fluidization chamber to minimize backmixing;
(Iv) means for monitoring the pressure drop by the device for separating purified particulates from the gas distribution bottom plate, the fluidized bed and / or the gas stream;
(V) at least one irradiation source in the fluidization chamber;
(Vi) to measure the concentration of carbon monoxide and / or carbon dioxide in the gas stream leaving the fluidization chamber (vent stream) and optionally in the hot gas stream fed into the plenum (feed stream). Means of
(Vii) means for cleaning at least the drying chamber of the fluidized bed dryer with nitrogen or a rare gas;
It is preferable to provide.
本発明の方法と、特別に適合した流動層乾燥機を用いれば、流動層における吸水性ポリマー粒子の連続的な熱処理を行うことが可能で、これにより高性能で高品質な生成物が得られる。特に、以下の例が示すように、CRC、AAPに対するCRC(またはAULに対するCRC)の比率、SFCやPULなどの特性に対する生成物の品質について顕著な改善が得られる。 With the method of the present invention and a specially adapted fluidized bed dryer, it is possible to carry out a continuous heat treatment of the water-absorbing polymer particles in the fluidized bed, resulting in a high-performance and high-quality product. . In particular, as shown in the examples below, significant improvements are obtained in terms of CRC, the ratio of CRC to AAP (or CRC to AUL), and product quality to properties such as SFC and PUL.
したがって本発明のさらなる目的は、本発明の方法によって得られる熱処理されたポリマー粒子である。 A further object of the present invention is thus heat-treated polymer particles obtained by the method of the present invention.
また、本発明の方法と、本発明に特別に適合した流動層乾燥機を用いれば、熱処理の際、洗浄物の画分とエネルギー消費の削減を達成することができる。 In addition, if the method of the present invention and a fluidized bed dryer specially adapted to the present invention are used, it is possible to achieve a reduction in the fraction of washing and energy consumption during the heat treatment.
1 流動化室
2 プレナム室
3 ガス分配底板
4 冷却室
5 生成物充填システム/生成物導入口
6 生成物排出システム/生成物排出口
7 ガス加熱器
8 濾過システム
9 リサイクル濾過ガス流
10 排出ガス流
11 乾燥室を窒素または希ガスで洗浄するための手段
12 熱交換器
13 ベントストリームから分離され洗浄された微粒子
14 乾燥ガス
15 均等分配するための装置
16 バッフル板
17 堰
DESCRIPTION OF
1. 分析方法
・遠心保持能力(CRC)
EDANA標準試験WSP241.3(10)によって遠心分離された後の食塩水での液体保持能力の重力測定。
1. Analytical method , centrifuge retention capacity (CRC)
Gravity measurement of liquid retention capacity in saline after being centrifuged by EDANA standard test WSP241.3 (10).
・圧力に対する吸着性(AAP)/加圧下吸水性(AUP)
粒子サイズが150μmから850μmまでの範囲内にあるポリマー粒子を用いて、0.3psiまたは0.7psi/21mbarから49mbarの圧力での加圧下吸水性の重力測定は、EDANA標準試験WSP242.3(10)によって測定された。
・ Adsorption to pressure (AAP) / Water absorption under pressure (AUP)
Gravity measurement of water absorption under pressure at pressures of 0.3 psi or 0.7 psi / 21 mbar to 49 mbar using polymer particles with a particle size in the range of 150 μm to 850 μm is the EDANA standard test WSP242.3 (10 ).
・0.9psiでの加圧下吸水性(AUL0.9psi)
ナイロンスクリーン(50x50mm2;100メッシュ/149μm)を多孔金属板の上に設置し、続いてフィルター紙、最後に内径26mm、外径37mm、高さ50mmの中空ステンレス鋼シリンダーを設置した。167mgの吸水性ポリマー粒子がシリンダーにおかれ、均等に分配された。26mmの径を持つ不織シートがポリマーを覆い、重しを備える26mm径のプラスチックピストンで押下された。ピストンの重量とピストン頂部の重しとの合計重量は328.2グラムであって、0.9psi(62.1mbar)の負荷を与える。シリンダーは、ナイロンスクリーンと溶液の表面が同じ高さを持ち、フィルター紙と吸水性ポリマー粒子による液体の吸収が水圧を受けることがないように、0.9%の食塩水に浸された。粒子は一時間浸された。該板は水槽から取り除かれ、金属板の孔およびナイロンスクリーンに残った液体は紙製ティッシュで吸い上げられた。その後重しは膨潤したゲルから取り除かれ、ゲルが秤量された。1グラムの吸水性ポリマー粒子が加圧下にて吸収された水食塩水の重量は、加圧下吸水性(AUI0.9psi)とよばれる。
・ Water absorption under pressure at 0.9 psi (AUL 0.9 psi )
A nylon screen (50 × 50 mm 2 ; 100 mesh / 149 μm) was placed on the perforated metal plate, followed by filter paper, and finally a hollow stainless steel cylinder having an inner diameter of 26 mm, an outer diameter of 37 mm, and a height of 50 mm. 167 mg of water-absorbing polymer particles were placed in a cylinder and evenly distributed. A nonwoven sheet with a diameter of 26 mm covered the polymer and was pressed with a 26 mm diameter plastic piston with a weight. The combined weight of the piston weight and the piston top weight is 328.2 grams, giving a load of 0.9 psi (62.1 mbar). The cylinder was soaked in 0.9% saline so that the nylon screen and the surface of the solution had the same height and the liquid absorption by the filter paper and the water-absorbing polymer particles was not subjected to water pressure. The particles were soaked for 1 hour. The plate was removed from the water bath and the liquid remaining in the holes in the metal plate and the nylon screen was sucked up with a paper tissue. The weight was then removed from the swollen gel and the gel was weighed. The weight of saline in which 1 gram of water-absorbing polymer particles is absorbed under pressure is called water absorption under pressure (AUI 0.9 psi ).
・可溶分成分(Extr.)
電位差滴定によって抽出可能なポリマー含有量の測定は、EDANA標準試験WSP270.3(10)を用いて実行された。
・ Soluble component (Extr.)
Measurement of the polymer content extractable by potentiometric titration was carried out using EDANA standard test WSP270.3 (10).
・残留アクリル酸(Res.AA)
高吸水性材料における残留モノマー類の量、つまりポリアクリル高吸水性粒子における残留アクリル酸の量は、EDANA標準試験WSP210.3(10)を用いて測定された。
Residual acrylic acid (Res. AA)
The amount of residual monomers in the superabsorbent material, ie the amount of residual acrylic acid in the polyacrylic superabsorbent particles, was measured using EDANA standard test WSP210.3 (10).
・加圧下での透水性(permeability under load;PUL)
加圧化での透水性を測定するために用いる方法は、上記のAAPを測定する方法と類似している。PULを測定するためには上記のAAP法が実行され、AAP0.7psi(0.9g)の値を得るために、0.9gの高吸水性粒子がAAPセルの中に設置された。この方法はその後、AAP0.7psi(5g)の値を得るため、試験をする同じ高吸収材料から5g±0.005gの重量で繰り返された。PUL値は、AAP0.7psi(0.9g)/AAP0.7psi(5g)x100の割合によって定められる。
・ Permeability under load (PUL)
The method used for measuring the water permeability under pressure is similar to the method for measuring AAP described above. To measure PUL, the AAP method described above was performed, and 0.9 g of superabsorbent particles were placed in the AAP cell to obtain a value of AAP 0.7 psi (0.9 g) . This method was then repeated at a weight of 5 g ± 0.005 g from the same highly absorbent material being tested to obtain a value of AAP 0.7 psi (5 g) . The PUL value is determined by the ratio of AAP 0.7 psi (0.9 g) / AAP 0.7 psi (5 g) x100.
・生理食塩水流れ誘導性(SFC)
米国特許第5,562,646号明細書および米国特許第5,559,335号明細書に記載の方法が用いられた。各毎の試験で、150μmから850μmまでの粒子サイズを有する0.9gの分割量の高吸収ポリマー粒子が使用された。
・ Saline flow conductivity (SFC)
The methods described in US Pat. No. 5,562,646 and US Pat. No. 5,559,335 were used. In each test, 0.9 g aliquots of superabsorbent polymer particles with particle sizes from 150 μm to 850 μm were used.
・粒子サイズ分布(PSD)
850μmまでのサイズをもつ高吸収材料のサイズ分布が、EDANA標準試験WSP220.3(10)を用いて測定された。
・ Particle size distribution (PSD)
The size distribution of superabsorbent materials with a size up to 850 μm was measured using EDANA standard test WSP220.3 (10).
水分量(Moisture)
高吸収材料の残留水分量、つまり加熱に伴う質量損失の評価は、EDANA標準試験WSP230.3(10)を用いて測定された。
Moisture
Evaluation of residual moisture content of the superabsorbent material, that is, mass loss due to heating, was measured using EDANA standard test WSP230.3 (10).
・ハンター色(Color L,a,b)
ハンター色はASTMのE1164-94およびE1347-97によって測定された。この方法において、材料の色(反射率)はハンター色差計を用いて測定される。標本色は、三つの値を用いて説明される。Lは「明度」と相関関係があり、aとbは色彩軸を意味する。aの値は赤みを、負であらば緑みを示し、またbは黄色み、負であらば青みを表す。
・ Hunter color (Color L, a, b)
Hunter color was measured by ASTM E1164-94 and E1347-97. In this method, the color (reflectance) of the material is measured using a Hunter colorimeter. The sample color is described using three values. L correlates with “brightness”, and a and b mean the color axis. The value of a indicates redness, if negative, it indicates greenishness, and b indicates yellowishness, if negative, it indicates blueness.
2.高吸水性ポリマーの調製
・ポリマー1の調製
モノマー溶液は、724.44kgの水酸化ナトリウム、3717.73kgの工程水(部分的な脱塩地下水)、および1401.3kgの氷アクリル酸(AA)(99,8%)をバッチモードにて丁寧に混ぜることによって調製された。この溶液に、3.63kgのジエチレントリアミン五酢酸ペンタナトリウム塩(Dow Chemical CompanyよりVersenexTM80の商標名で市販)の40.2%活性溶液が添加され、これはアクリル酸を基準として(based on acrylic acid;b.o.AA)750ppmに相当し、10.32kgの5%塩化ナトリウム活性溶液(265ppm b.o.AA)と、11.68kgのPEG600(6000ppm b.o.AA)と、598kgの氷アクリル酸(99.8%)および6.23kgの1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(3200ppm b.o.AA)との混合物が添加された。混合中、溶液の温度は35℃未満に管理された。
2. Preparation of superabsorbent polymer-Preparation of
モノマー溶液はその後、水平1軸混練反応機へと移された。反応機への移動中、1.3kgの30%過酸化水素活性溶液(200ppm b.o.AA)および42.82kgの10%過硫酸ナトリウム活性溶液(2200ppm b.o.AA)が当該モノマー溶液へと混合された。368.1kgの高吸収微粒子(18.4% b.o.AA)がモノマー溶液へと添加され、均一に混合された。得られた混合物は、窒素で洗浄することによって脱酸素化された。温度はその後30℃に調節された。攪拌の下、反応機に36.1kgの1%エリトルビン酸ナトリウム活性溶液(185ppm b.o.AA)を添加することによって重合が開始された。重合を開始すると、反応機のジャケットおよびシャフトの温度が70℃に調節された。反応混合物が85℃付近の温度に達すると、ピーク温度を85℃に保持するように反応機の圧力が低下した。前記ピーク温度に達すると、ポリマーゲルは反応機の圧力をさらに減少させることによって70℃まで冷却された。蒸気は反応機上の凝縮器にて凝縮され、反応機内部のゲルに向けられた。ピーク温度に達してから10分後、顆粒状のポリマーゲルは、平均滞留時間として100分の間、緩やかに攪拌された保持タンクへと移り、そこから押出機のなかでさらなるサイズ調整をするために連続的に取り出され、ベルト乾燥機のベルトへと広げられ、170℃の熱風のなかで20分乾燥させられた。得られたポリマー層は粉砕され、圧延機(Bauermeister)のなかですり潰され、ふるいにかけられて(0.15mmから1.18mm)ポリマー1が得られた。
The monomer solution was then transferred to a horizontal uniaxial kneading reactor. During the transfer to the reactor, 1.3 kg of 30% hydrogen peroxide active solution (200 ppm b.o.AA) and 42.82 kg of 10% sodium persulfate active solution (2200 ppm b.o.AA) were mixed into the monomer solution. 368.1 kg of superabsorbent fine particles (18.4% b.o.AA) were added to the monomer solution and mixed uniformly. The resulting mixture was deoxygenated by washing with nitrogen. The temperature was then adjusted to 30 ° C. Under stirring, the polymerization was initiated by adding 36.1 kg of 1% sodium erythorbate active solution (185 ppm b.o.AA) to the reactor. When the polymerization was initiated, the reactor jacket and shaft temperatures were adjusted to 70 ° C. When the reaction mixture reached a temperature near 85 ° C., the reactor pressure was reduced to maintain the peak temperature at 85 ° C. When the peak temperature was reached, the polymer gel was cooled to 70 ° C. by further reducing the reactor pressure. The vapor was condensed in a condenser on the reactor and directed to the gel inside the reactor. Ten minutes after the peak temperature is reached, the granular polymer gel is transferred to a gently stirred holding tank for an average residence time of 100 minutes, from which it can be further sized in the extruder. Were continuously taken out, spread onto a belt of a belt dryer, and dried in hot air at 170 ° C. for 20 minutes. The polymer layer obtained was ground, ground in a rolling machine (Bauermeister) and sieved (0.15 mm to 1.18 mm) to give
・ポリマー2の調製
ポリマー1の調製に記載された手順を繰り返したが、ここでは5.84kgのHE-TMPTA(3000ppm b.o.AA)を使用した。
-Preparation of
・ポリマー3の調製
ポリマー1の調製に記載された手順を繰り返したが、ここでは1分子あたり平均15EO−ユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(1900ppm b.o.AA)を4.28kg使用した。
-Preparation of
ポリマー1から3までの特性は表1aにまとめられる。
The properties of
表1a:ポリマー1〜3の熱処理前の特性
・ポリマー4の調製
ポリマー3の調製に記載された手順を繰り返したが、モノマー製剤は塩素酸を含まず、40.2%のジエチレントリアミン五酢酸ペンタナトリウム塩の活性溶液を1.06kg(220ppm b.o.AA)含んでいた。30%の過酸化水素活性溶液(350ppm b.o.AA)が2.28kg、10%の過硫酸ナトリウム活性溶液(1400ppm b.o.AA)が27.25kg、および1%のエリトルビン酸ナトリウム活性溶液(220ppm b.o.AA)が42.82kg使用された。
Preparation of
・ポリマー5の調製
ポリマー4の調製に記載された手順を繰り返したが、架橋剤として、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(1443 ppm b.o.AA)を2.8kg使用し、追加のネットワーク架橋剤として1分子あたり平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(1950ppm b.o.AA)が5.42kg添加された。
Preparation of
・ポリマー6の調製
ポリマー4の調製に記載された手順を繰り返したが、架橋剤として、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(1235ppm b.o.AA)を2.4kg使用し、1分子あたり平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2030ppm b.o.AA)が5.64kg添加された。
-Preparation of
・ポリマー7の調製
ポリマー4の調製に記載された手順を繰り返したが、架橋剤として、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(1685ppm b.o.AA)を3.27kg使用し、1分子あたり平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2330ppm b.o.AA)が6.47kg添加された。
-Preparation of
・ポリマー8の調製
ポリマー4の調製に記載された手順を繰り返したが、架橋剤として、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(2420ppm b.o.AA)を4.7kg使用し、平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2860ppm b.o.AA)が7.9kg添加された。
-Preparation of
熱処理前のポリマー4〜8の特性を表1bにまとめた。 The properties of polymers 4-8 before heat treatment are summarized in Table 1b.
表1b:熱処理前のポリマー4〜8の特性
・ポリマー9の調製
ポリマー4の調製に記載された手順を繰り返したが、当該モノマー製剤は、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)(1443ppm b.o.AA)を2.8kgと、平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(1950ppm b.o.AA)を5.42kg含んでいた。さらに11% b.o.AAの高吸収微粒子がモノマー溶液に添加され、均一に混合された。
Preparation of
・ポリマー10の調製
ポリマー9の調製に記載された手順を繰り返したが、当該モノマー製剤は、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)(1235ppm b.o.AA)を2.4kgと、平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2030ppm b.o.AA)を5.64kg含んでいた。
Preparation of
・ポリマー11の調製
ポリマー9の調製に記載された手順を繰り返したが、当該モノマー製剤は、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)(1685ppm b.o.AA)を3.27kgと、1分子あたり平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2330ppm b.o.AA)を6.47kg含んでいた。
Preparation of
・ポリマー12の調製
ポリマー9の調製に記載された手順を繰り返したが、当該モノマー製剤は、1分子あたり平均15EOユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)(2420ppm b.o.AA)を4.7kgと、平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(2860ppm b.o.AA)を7.9kg含んでいた。
-Preparation of
・ポリマー13の調製
ポリマー12の調製に記載された手順を繰り返したが、当該モノマー製剤は、1分子あたり平均10EOユニットのポリエチレングリコールモノアリルエトアクリルアクリル酸エステル(PEG-MAE-AE)の70%活性溶液(3580ppm b.o.AA)を9.88kg含み、PEG600は含めなかった。
-Preparation of
ポリマー4およびポリマー9から13までの特性を、表1cにまとめた。
The properties of
表1c:ポリマー4およびポリマー9からポリマー13の特性
・ポリマー14の調製
ポリマー3の調製に記載された手順を繰り返したが、エトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)の濃度を2200ppm b.o.AAに変更し、200ppm b.o.AAのグリセリンをモノマー溶液に添加した。
-Preparation of
・ポリマー15の調製
ポリマー3の調製に記載された手順を繰り返したが、エトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(HE-TMPTA)の濃度は2700ppm b.o.AAに変更され、600ppm b.o.AAのグリセリンをモノマー溶液に添加した。
-Preparation of
ポリマー14およびポリマー15の特性を、表1dにまとめた。
The properties of
表1d:ポリマー14および15の特性
・ポリマー16の調製
モノマー溶液が、2925.67kgの25%活性水酸化ナトリウム溶液と、1495.13kgのプロセス水(部分的に脱塩された地下水)と、1357.8kgの氷アクリル酸(AA)(99,9%活性)を丁寧に混合することによって調製された。この溶液に、3.62kgの40.2%VersenexTM80活性溶液と、1.71kgの5%塩化ナトリウム(265ppm b.o.AA)活性溶液と、22.61kgの60%PEG600(7000ppm b.o.AA)活性溶液と、581.9kgの氷アクリル酸(99.9%活性)と4.84kgの1分子あたり平均15EO−ユニットのエトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリラート(2500ppm b.o.AA)との混合物、が添加された。このモノマー溶液のなかで、68.6%のアクリル酸が中和された。混合の際、溶液の温度は35℃未満に管理された。
Preparation of
モノマー溶液はその後、水平な単軸の混練反応機へと移された。移動中、1.3kgの30%過酸化水素活性溶液(200ppm b.o.AA)および42.82kgの10%過硫酸ナトリウム活性溶液(2200ppm b.o.AA)が、当該モノマー溶液と混合された。319.72kgの高吸収微粒子(16.5% b.o.AA)がモノマー溶液へと添加され、均一に混合された。混合物は、窒素でパージすることによって脱酸素化された。温度は30℃に調節され、最後に重合は攪拌の下で、36.1kgの1%エリトルビン酸ナトリウム活性溶液を添加することによって開始された。 The monomer solution was then transferred to a horizontal uniaxial kneading reactor. During the transfer, 1.3 kg of 30% hydrogen peroxide active solution (200 ppm b.o.AA) and 42.82 kg of 10% sodium persulfate active solution (2200 ppm b.o.AA) were mixed with the monomer solution. 319.72 kg of superabsorbent fine particles (16.5% b.o.AA) were added to the monomer solution and mixed uniformly. The mixture was deoxygenated by purging with nitrogen. The temperature was adjusted to 30 ° C. and finally the polymerization was started by adding 36.1 kg of 1% sodium erythorbate active solution under stirring.
重合の開始後、反応機のジャケットとシャフトの温度が70℃に調節された。反応物が85℃付近の温度に達すると、ピーク温度を85℃に管理するように反応機の圧力が減少した。前記ピーク温度に達すると、ポリマーゲルは反応機の圧力をさらに減少させることによって70℃まで冷却された。蒸気は反応機上の凝縮器にて凝縮され、反応機内部のゲルに向けられた。ピーク温度に達してから約10分後、顆粒状のポリマーゲルは、平均滞留時間として約100分の間、緩やかに攪拌された保持タンクへと移り、そこから押出機のなかでさらなるサイズ調整をするために連続的に取り出され、ベルト乾燥機のベルトへと広げられ、約170℃の熱風のなかで20分乾燥された。得られたポリマー層は粉砕され、圧延機(Bauermeister)のなかですり潰され、粒子サイズ100μmから800μmまでの粒子サイズを有するポリマー16が得られるように分類された。
After the start of polymerization, the reactor jacket and shaft temperature was adjusted to 70 ° C. When the reactants reached a temperature near 85 ° C., the reactor pressure decreased to maintain the peak temperature at 85 ° C. When the peak temperature was reached, the polymer gel was cooled to 70 ° C. by further reducing the reactor pressure. The vapor was condensed in a condenser on the reactor and directed to the gel inside the reactor. About 10 minutes after the peak temperature is reached, the granular polymer gel moves to a gently stirred holding tank for an average residence time of about 100 minutes, from which it can be further sized in the extruder. For this purpose, it was continuously taken out, spread on the belt of a belt dryer, and dried in hot air at about 170 ° C. for 20 minutes. The resulting polymer layer was pulverized and ground in a rolling machine (Bauermeister) and classified so as to obtain a
・ポリマー17の調製
ポリマー16の調製に記載の手順が繰り返されたが、中和の度合いは65%に調節され、PEG600の濃度は5000ppmまで、再利用された微粒子の濃度は11%まで(すべてb.o.AA)低減された。
-Preparation of
・ポリマー18の調製
ポリマー16の調製に記載の手順が繰り返されたが、濃度は以下のように変更された。PEG600は8000ppmに、HE-TMPTAは2700ppmに、Versenex(登録商標)80は500ppmに、過酸化水素は350ppmに、そして過硫酸ナトリウムは1700ppmに変更された。さらに、200ppmのグリセリン(全濃度b.o.AA)が添加されたが、微粒子は添加されなかった。
-Preparation of polymer 18 The procedure described in the preparation of
・ポリマー19の調製
モノマー溶液は、すべて100部の最終モノマー溶液を基準にして、31.74部のアクリル酸(活性含量99.9%)、アクリル酸を65%程度まで中和する43.85部の25%水酸化ナトリウム活性水溶液、および15.63部の水から連続的に調製された。この混合物に、0.48部の5%VersenexTM80活性水溶液(750ppm b.o.AA)、0.17部の5%塩化ナトリウム活性水溶液(265ppm b.o.AA)、0.07部のHE-TMPTA(2200ppm b.o.AA)、0.37部の60%PEG600活性水溶液(7000ppm b.o.AA)および0.00636部のグリセリン(200ppm b.o.AA)が添加された。このモノマー溶液は、約28℃の温度および約38%の全固形分を有し、2軸反応機へ6500kg/hの供給速度で連続的に運搬された。前記供給流に、0.26部の3%過酸化水素活性水溶液(250ppm b.o.AA)、0.79部の10%過酸化ナトリウム活性水溶液(2500ppm 活性b.o.AA)、7%の高吸収微粒子および約13.5kg/hの窒素流が連続的に注入された。反応機の供給区域には、0.84部の0.7%エリトルビン酸ナトリウム水溶液が連続的に添加された(それぞれ、最終モノマー溶液を100部の基準とした)。さらに、70kg/hの水蒸気が反応機の底バルブから注入された。反応機の圧力を850mbarに減少させることで、反応機内部の重合反応が管理され、ピーク温度は85℃に管理された。蒸発した水は反応機上部の凝縮器で凝縮し、反応機の区域3のゲルへと向けられた。自由に流動する顆粒状のゲルは、反応機から保持タンクへと連続的に排出され、そこで約1時間の間、85℃で滞留し、放射状に配置している6mm幅の切れ目を有するダイプレートを通って切り刻まれ、170℃の温度を有する気流で20分間、ベルト乾燥機の上で乾燥された。乾燥後、150mmから800mmまでの粒子サイズを有する粒子状ポリマーを得るため、ポリマー層は圧延機のなかですり潰され、ふるいにかけられた。
-Preparation of polymer 19 All monomer solutions were neutralized to 31.74 parts acrylic acid (active content 99.9%), acrylic acid to about 65%, based on 100 parts final monomer solution 43.85 Prepared continuously from 1 part 25% aqueous sodium hydroxide and 15.63 parts water. To this mixture, 0.48
ポリマー16〜19の特性を、表1eにまとめた。 The properties of polymers 16-19 are summarized in Table 1e.
表1e:ポリマー16〜19の特性
・ポリマー20〜22の調製
モノマー溶液は、混合物の温度が常に35℃未満になるように、1263.67部の99.9%活性アクリル酸および1993.66部の24%活性NaOH(結果的に、68%程の中和となる)を冷却のもとで丁寧に混練することによって調製された。この混合物に、236.91部の水と、18.94g部の硫酸ナトリウムと、2.9部のHE-TMPTA(2300ppm b.o.AA)と、12.62部の60%PEG600活性溶液(6000ppm b.o.AA)と、グリセリン(ポリマー20に対して250mg/200ppm b.o.AA、ポリマー21に対して500ppm、およびポリマー22に対して1000ppm)が添加された。その後、126.2部のSAP微粒子(10% b.o.AA)および0.25部のVersenexTM80(10ppm b.o.AA)が添加された。
Preparation of polymers 20-22 The monomer solution was prepared with 1263.67 parts 99.9% active acrylic acid and 1993.66 parts 24% active NaOH (resulting in a mixture temperature of always below 35 ° C). , Which is neutralized by about 68%) was carefully kneaded under cooling. To this mixture, 236.91 parts water, 18.94 g parts sodium sulfate, 2.9 parts HE-TMPTA (2300 ppm boAA), 12.62 parts 60% PEG600 active solution (6000 ppm boAA) Glycerin (250 mg / 200 ppm boAA for
混合物は22℃に保たれ、その間、開始剤溶液が調製され脱酸素された。これら開始剤溶液はその後、T字継手を介してモノマーフィードに供給された。重合反応機のヘッドスペースの雰囲気は200L/hの窒素流で連続的にパージすることによって不活性に保たれた。反応機ジャケットの温度は90℃に設定された。モノマー溶液は、この反応機に温度22℃、6.5kg/h(全反応機体積の2.1kg/L)の速度で連続的に供給され、これは気泡塔のなかで、20L/hの窒素流と、35%過酸化水素活性水溶液(350ppm 活性 b.o.AA)と、10%過硫酸ナトリウム活性水溶液(1700ppm 活性 b.o.AA)と、10%の炭酸ナトリウムと2%のNaOHと0.7%のエリトルビン酸ナトリウム活性水溶液(200ppm b.o.AA)を含む20%のスクラバー水と、を用いて脱酸素された。スクラバー水の炭酸塩が脱酸素を仕上げ、アスコルビン酸ナトリウムは最後、重合反応の迅速な開始を引き起こした。 The mixture was kept at 22 ° C., during which time an initiator solution was prepared and deoxygenated. These initiator solutions were then fed to the monomer feed via a T-joint. The atmosphere in the polymerization reactor headspace was kept inert by continuous purging with a 200 L / h nitrogen flow. The reactor jacket temperature was set at 90 ° C. The monomer solution is continuously fed to the reactor at a temperature of 22 ° C. and at a rate of 6.5 kg / h (2.1 kg / L of total reactor volume), which is 20 L / h in a bubble column. Nitrogen stream, 35% hydrogen peroxide active aqueous solution (350 ppm active boAA), 10% sodium persulfate active aqueous solution (1700 ppm active boAA), 10% sodium carbonate, 2% NaOH and 0.7% Deoxygenated with 20% scrubber water containing sodium erythorbate active aqueous solution (200 ppm boAA). Scrubber water carbonate finished the deoxygenation and sodium ascorbate finally caused a rapid start of the polymerization reaction.
定常状態条件で、モノマーフィードは、反応機に存在するポリマーゲル(平均1.7kg)と少なくとも部分的に混合し、ポリマーゲルは、該開口部や末端板の排出管を通ってゲル容器へと連続的に排出された。排出されたゲルは窒素のもとでさらに60分間保持され、その後さらに加工される。 At steady state conditions, the monomer feed is at least partially mixed with the polymer gel present in the reactor (average 1.7 kg), which polymer gel passes through the opening and end plate drains into the gel container. It was discharged continuously. The discharged gel is held under nitrogen for an additional 60 minutes and then further processed.
60℃よりも高い温度を有する反応機から排出された顆粒状のゲルは、さらに8mmの開口部を有するダイプレートを備えているキッチン型の肉挽き器から押し出された。押し出されたゲルの一部800gはその後、2mmの目開きを有する金属製スクリーンからなるバスケットに入れられる。前記バスケットはラボサイズのゲル乾燥機に入れられ、20分間180℃の温度にて、5m/sの熱風のなかで乾燥された。得られた乾燥ポリマーは、圧延機のなかですり潰され、850μmおよび150μmのメッシュサイズを有する篩を備えたレッチェの篩過塔の中で篩過された。ポリマー20から22の特性を表1fにまとめた。 The granular gel discharged from the reactor having a temperature higher than 60 ° C. was extruded from a kitchen-type meat grinder equipped with a die plate having an opening of 8 mm. A 800 g portion of the extruded gel is then placed in a basket consisting of a metal screen with 2 mm openings. The basket was placed in a lab size gel dryer and dried in a hot air of 5 m / s at a temperature of 180 ° C. for 20 minutes. The resulting dry polymer was ground in a rolling mill and sieved in a Lecce sieving tower equipped with sieves having a mesh size of 850 μm and 150 μm. The properties of polymers 20 to 22 are summarized in Table 1f.
表1f:ポリマー20〜22の特性
3.連続作動する流動層乾燥機での熱処理
・比較例1:標準条件を用いての連続的FBDでのポリマー2の熱処理
ポリマー2は10か月の通常生成で生成され、8m2の板面積と0.35mmの孔を有する微細孔板(Conidur板,101型,Hein&Lehmann,ドイツ)を備える略水平長手軸を持った流動層乾燥機で熱処理され、温度260℃の熱風によって270Paの圧力損失を与え、前記板は2つの区域に分割されており、空気加熱のための2つの熱交換機(各区域に1つずつ)と冷却室を備える。冷却室への堰は、高さ40cmの流動層を与えるように構成された。流動層乾燥機は、流動ガスとしての空気で作動した。生成物温度は、第1の区域において220℃に設定され、第2の区域において230℃に設定された。これらの温度に到達させるため、区域1のプレナムに空気が5650kg/hの供給速度(供給流)、温度260℃で供給され、また区域2のプレナムに空気が3350kg/hの供給速度(供給流)、温度235℃で供給された。周辺温度の空気は1450kg/hの速度で冷却室へと導入され、同量が周囲に排出された。ポリマー2は流動層乾燥機に1754kg/hの供給速度で供給された。加熱室での平均滞留時間40分の後、生成物は冷却室にて約50℃の温度まで冷却された。
3. Heat treatment in a fluidized bed dryer operating continuously , comparative example 1: Heat treatment of
10か月間の生成期間において24件の生成物分解が、すべて流動層乾燥機の区域1にて発生したので、分解を食い止め、システムを洗浄し、茶色や黒色の分解した生成物粒子で汚れた生成物を分離するため、プラントは停止させた。これらの望ましくない停止によって、全生産量を基準として5%の生産能力、2.9%の生産量が低減する。
During the 10 month production period, all 24 product degradations occurred in
・実施例1:本発明による連続的FBDでのポリマー2の熱処理
底板をより適切な型、例えば孔のサイズが0.3mmあり、260℃の温度を有する熱風で530Paの圧力損失を提供するような上記のCONIDUR(登録商標)微細孔シートの型:1〜8に交換し、流動層乾燥機の設計を最適化した後、比較例1に記載のFBDでの熱処理を、ポリマー2にさらに7か月続けた。その他の条件はそのままに保たれたが、区域1のプレナムに空気が5260kg/hの供給速度で供給され、260℃の温度にて0.35m/sの表面空気速度を供給し、また区域2のプレナムに空気が2240kg/hの供給速度、235℃の温度、および約30℃/分の昇温速度で供給された。7か月にわたる連続的な生産活動において、分解反応は観測されず、生産能力も生産量もどちらも減少しなかった。
Example 1: Heat treatment of
・実施例2:本発明による連続的FBDでのポリマー1の熱処理
実施例1に記載の条件の下でポリマー1を流動層乾燥機にて熱処理したが、ポリマーは流動層乾燥機に1050kg/hの供給速度で供給され、また第1の区域における生成物温度は、25℃/分の昇温温度で205度に設定され、第2の区域では215℃に設定された。前記生成物温度へと到達させるため、区域1のプレナムに空気を5469kg/hの供給速度で246度の温度で送り、また区域2のプレナムへと3017kg/hの供給速度、235℃の温度で送った。加熱室における40分の平均滞留時間の後、生成物は冷却室にて約50℃の温度まで冷却された。流動層乾燥機の排出口にて代表サンプルが取られた。
Example 2: Heat treatment of
・実施例3:本発明による連続的FBDでのポリマー2の熱処理
実施例1の手順を繰り返したが、ポリマー2は流動層乾燥機に1050kg/hの供給速度で供給され、第1の区域において、生成物温度は230℃に、昇温速度は35度/分に調節され、また第2の区域は228℃に調節された。これらの温度を得るために区域1への空気は287℃まで加熱され、区域2への空気は232℃まで加熱される。生成物の加熱室における平均滞留時間は40分であった。得られた生成物の生成物特性は表2および3にまとめてある。
Example 3: Heat treatment of
表2:熱処理後におけるポリマー1およびポリマー2の特性
表3:熱処理後におけるポリマー1およびポリマー2の粒子サイズ分布
驚くべきことに、本発明の方法を利用することにより、望ましい吸収能力と、好ましいAAPに対するCRCの比率および可溶分成分に対するCRCとをそれぞれ有し、さらに残留モノマー量が小さい生成物を得ることが可能であることが、実験によって示されている。特に実施例3はさらに、優に200℃を超える高温ガス流の温度を使用し、昇温速度を上げることによる利点を示している。実施例2と比べて架橋剤濃度が僅かに減少したにも拘らず、高いCRC値およびAAP値が達成された。 Surprisingly, by utilizing the method of the present invention, it is possible to obtain a product having a desirable absorption capacity, a preferable CRC to AAP ratio, and a CRC for a soluble component, respectively, and a low residual monomer amount. Experiments have shown that this is possible. In particular, Example 3 further shows the advantage of using a hot gas stream temperature well above 200 ° C. and increasing the heating rate. High CRC and AAP values were achieved despite a slight decrease in crosslinker concentration compared to Example 2.
4.昇温速度の変化
実施例4および実施例5は、実験スケール、タイプCTL(Allgaier-Werke KG,ウーインゲン,ドイツ)のバッチ作動の流動層乾燥機にて実施され、該ドライヤーは底部側に20cmの径を有するConidur(登録商標)微細孔板を備える円錐状の流動化室と、ベンチレーターと、空気加熱器と、新気フィルターおよび排気フィルターとコントロールボックスとを備え、該フィルターは、必要に応じ、圧縮空気ブラストで脱じんすることができる。この乾燥機では気流が循環しない。
4). Change in heating rate Examples 4 and 5 were carried out in a batch-bed fluidized bed dryer of the experimental scale, type CTL (Allgaier-Werke KG, Wüngen, Germany), the dryer being 20 cm on the bottom side. A conical fluidization chamber having a diameter Conidur (registered trademark) micro perforated plate, a ventilator, an air heater, a fresh air filter and an exhaust filter, and a control box, the filter, if necessary, Can be dedusted with compressed air blast. This dryer does not circulate airflow.
バッチ作動する流動層乾燥機は、以下に示す温度(吸気温度)を有する5m/sの熱風によって予熱された。加熱器の生成物区域が所望の温度に達すると、熱処理されるポリマー粒子のサンプルが充填され、前記熱風によって昇温、流動化された。生成物サンプルが(230℃、等の)目標温度Tpに達すると、流動化と熱処理が所望の熱処理時間、例えば追加の40分間続けられた。熱処理のとき、生成物が所望の熱処理温度±2℃に保持されるように吸気温度が調節された。該熱処理時間が経過すると、熱処理された生成物は金属トレイに排出され、常温まで冷却された。下記の例で与えられる熱処理時間は、生成物が目標温度に達してから、流動化が終わり冷却のために粒子が排出されるまでの時間範囲として定められる。 The fluidized bed dryer operating in batch was preheated by hot air of 5 m / s having the following temperature (intake air temperature). When the product area of the heater reached the desired temperature, a sample of polymer particles to be heat treated was filled and heated and fluidized by the hot air. When the product sample reached the target temperature Tp (such as 230 ° C.), fluidization and heat treatment were continued for the desired heat treatment time, eg, an additional 40 minutes. During the heat treatment, the intake air temperature was adjusted so that the product was maintained at the desired heat treatment temperature ± 2 ° C. When the heat treatment time had elapsed, the heat treated product was discharged to a metal tray and cooled to room temperature. The heat treatment time given in the example below is defined as the time range from when the product reaches the target temperature until the fluidization is complete and the particles are discharged for cooling.
・実施例4a〜4c:処理されるポリマー量による昇温速度の変化
異なる量のポリマー2(a:100g,b:500g,c:1,000g)が、項目4.1の下で述べられている熱処理の手順に従って40分間熱処理された。流動層乾燥機の生成物区域における温度を記録し、図4に図示した。実施例4a〜4cの結果を表4にまとめた。
Examples 4a-4c: Change in heating rate with the amount of polymer to be treated Different amounts of polymer 2 (a: 100 g, b: 500 g, c: 1,000 g) are described under item 4.1 The heat treatment was performed for 40 minutes according to the heat treatment procedure. The temperature in the product zone of the fluid bed dryer was recorded and illustrated in FIG. The results of Examples 4a-4c are summarized in Table 4.
結果は、速い昇温速度が吸収能力にプラスの影響を与えていることを明示している。図4に示されているように、昇温速度は流動化室における粒子量と層の高さの変化に、それぞれ効果的に影響を受ける。 The results clearly show that the fast heating rate has a positive effect on the absorption capacity. As shown in FIG. 4, the heating rate is effectively influenced by changes in the amount of particles and bed height in the fluidizing chamber.
表4:実施例4a〜4cで得られた結果
・実施例5a〜5c:吸気温度による昇温速度の変化
ポリマー2のサンプル(各500g)が、実施例4に記載の熱処理の手順に従って25分熱処理されたが、ただし吸気温度を表5に示す通りに変化させた。
Examples 5a to 5c: Change in heating rate according to the intake air temperature Samples of polymer 2 (500 g each) were heat-treated for 25 minutes according to the heat treatment procedure described in Example 4, except that the intake air temperature is shown in Table 5 Changed on the street.
表5:実施例5a〜5cの結果
この結果においても、昇温温度が生成物の吸収能力に及ぼす影響が確認された。これらの実験が示すように、吸気温度は該速度を管理するためのもう一つの手段となる。 Also in this result, it was confirmed that the temperature elevation temperature had an effect on the product absorption capacity. As these experiments show, the intake air temperature is another means of managing the speed.
5.乾燥したポリマー粒子の表面架橋
・5.1 エチレンカーボネート(EC)水溶液による表面コーティング
乾燥され、すり潰されたSAPの一部1kgが、総体積6.1Lを有するプローシェアミキサ(Lodige)へと充填された。激しい攪拌のもと、31.6gの30%エチレンカーボネート水溶液(乾燥SAPを基準にして9500 ppm)が時間噴霧ノズルを用いて攪拌された生成物へと常温で噴霧された。添加剤や後架橋剤はこれ以上添加されなかった。添加が終わると、攪拌機の回転速度が減少し、湿潤した生成物は緩やかな攪拌のもとでさらに15分間保持された。
5. Surface cross - linking of dried polymer particles 5.1 Surface coating with ethylene carbonate (EC) aqueous solution A portion of 1 kg of dried and ground SAP is packed into a proshear mixer (Lodige) with a total volume of 6.1 L It was done. Under vigorous stirring, 31.6 g of 30% aqueous ethylene carbonate solution (9500 ppm based on dry SAP) was sprayed at room temperature onto the stirred product using a time spray nozzle. No further additives or postcrosslinkers were added. At the end of the addition, the rotating speed of the stirrer decreased and the wet product was held for an additional 15 minutes under gentle stirring.
・5.2 実験用小型流動層乾燥機での熱処理
実験用小型流動層乾燥機でサンプルが熱処理され、熱風銃(Bosch,ゲルリンゲン,ドイツ)によって熱風が与えられた。流動化室は円錐状に設計され、下部の径が35mm、上部の径が60mmあり、底板として100μmの金属スクリーンを有している。流動化室は開口部を有する蓋で覆われ、これは100μmの金属スクリーンで覆われた。2つの熱電対が温度測定のために取り付けられ、1つは熱風吸気温度を測定するために、底板よりも1cm下方にある熱風管の中に入り、もう1つは流動化した生成物の温度を測定するために、底板から3cm上方にある流動化室に入る。吸気温度と生成物温度は、何れも±約1℃の範囲内に管理可能であった。
5.2 Heat treatment in a small laboratory fluidized bed dryer Samples were heat treated in a small laboratory fluidized bed dryer and hot air was applied by a hot air gun (Bosch, Gerlingen, Germany). The fluidizing chamber is designed in a conical shape, having a lower diameter of 35 mm, an upper diameter of 60 mm, and a metal screen of 100 μm as a bottom plate. The fluidization chamber was covered with a lid with an opening, which was covered with a 100 μm metal screen. Two thermocouples are mounted for temperature measurement, one enters the
熱処理のため、流動層乾燥機は熱風を与えることによって所望の温度(230℃、等)に予熱された。流動化室の温度が前記温度に到達すると、(特に明記しない限り)30gの生成物サンプルが前記流動化室へと充填され、サンプルは適当な吸気温度を持つ熱風によって流動化された。第1の時間帯の間、粒子は所望の熱処理温度になるまで、45℃/分の速度で昇温された(昇温期)。当該粒子が所望の熱処理温度Tpに達すると、実際の熱処理時間が開始し、吸気温度は所望の粒子温度Tpを維持するように調節された。所望の温度での該熱処理条件は、特に明記しない限り20分間維持された。当該熱処理の時間最後に熱風銃は電源オフとなり、生成物が排出され、速やかに冷却するため板の上へ広げられた。 For heat treatment, the fluidized bed dryer was preheated to the desired temperature (230 ° C., etc.) by applying hot air. When the temperature of the fluidization chamber reached the temperature, 30 g of product sample was loaded into the fluidization chamber (unless otherwise specified) and the sample was fluidized by hot air with the appropriate inlet temperature. During the first time period, the particles were heated at a rate of 45 ° C./min until the desired heat treatment temperature was reached (heating period). When the particles reached the desired heat treatment temperature T p , the actual heat treatment time began and the intake air temperature was adjusted to maintain the desired particle temperature T p . The heat treatment conditions at the desired temperature were maintained for 20 minutes unless otherwise stated. At the end of the heat treatment time, the hot air gun was turned off and the product was discharged and spread over the plate for rapid cooling.
・5.3 油槽で加熱された三角フラスコでのサンプル熱処理(油浴法)
熱処理は、磁気攪拌棒(60mmx10mm)を含む300mL三角フラスコのなかで行われ、フラスコは油槽で加熱された。全熱処理システムは同一の2つの構成要素からなり、各構成要素は、ポリマーサンプルをそれぞれのフラスコで加熱、攪拌するために、磁気攪拌棒を備えた油槽をそれぞれ備えていた。油槽と生成物の温度を、望ましいように設定し管理する(±2℃)ため、温度管理システムが用いられた。通常、2つの油槽の温度は異なる。1つはポリマーサンプルの昇温に用いられ、もう1つは熱処理の際、サンプルを所望の温度Tpに保つために用いられる。
・ 5.3 Sample heat treatment in an Erlenmeyer flask heated in an oil bath (oil bath method)
The heat treatment was performed in a 300 mL Erlenmeyer flask containing a magnetic stir bar (60 mm × 10 mm), and the flask was heated in an oil bath. The entire heat treatment system consisted of two identical components, each component having its own oil bath with a magnetic stir bar to heat and stir the polymer sample in its respective flask. A temperature management system was used to set and manage the oil bath and product temperatures as desired (± 2 ° C.). Usually, the temperature of the two oil tanks is different. One is used to raise the temperature of the polymer sample, and the other is used to keep the sample at the desired temperature T p during heat treatment.
コーティングされた高吸収ポリマーの一部50gはフラスコへと充填され、その後、予熱された第1の油槽へと入れられた。緩やかに攪拌されている間、ポリマーは指示された温度まで昇温され、その後、直ちに油槽1から予熱されている油槽2へと移動し、ここで指示された温度Tpで指示された時間の間、熱処理が行われた。その後、生成物がフラスコから取り出され、冷却のため板の上へと広げられた。
A 50 g portion of the coated superabsorbent polymer was charged into the flask and then into the preheated first oil bath. While gently stirring, the polymer is heated to the indicated temperature and then immediately moves from the
・実施例6
ポリマー3のサンプルは項目5.1に記載のようにコーティングされ、項5.2に記載の方法を応用して、180℃の粒子温度Tpで熱処理された。使用したサンプルの量と適応された熱処理時間は、表6に与えてある。
Example 6
A sample of
表6:実施例6aおよび実施例6bの条件と結果
結果は、表面後架橋することにより、塩素酸を含むポリマーを高品質のSAPの生成にうまく利用することが可能であることを示している。サンプルが多いとより長い昇温時間や熱処理時間が必要となる。よって比率CRC/AAP0.7Psiはわずかに劣る。 The results show that by surface postcrosslinking, polymers containing chloric acid can be successfully used to produce high quality SAP. When there are many samples, a longer heating time and heat treatment time are required. The ratio CRC / AAP 0.7Psi is therefore slightly inferior.
・実施例7〜11
ポリマー4〜8のサンプル(各50g)は、上記の項目5.1に記載のようにコーティングされ、項目5.2に記載の方法を用いて熱処理された。詳細は表7にまとめてある。
-Examples 7-11
Samples of polymers 4-8 (50 g each) were coated as described in item 5.1 above and heat treated using the method described in item 5.2. Details are summarized in Table 7.
・比較例7〜11
実施例7〜11が繰り返されたが、ただし熱処理は項目5.3に記載の方法を用いて行われた。条件や結果は表8にまとめてある。ここで、省略文字ExおよびCEはそれぞれ、実施例(Example)および比較例(Comparative Example)を意味する。また、実施例6〜11で得られたポリマーの平均パラメタ(表7にΦEx6-11と参照されている)は、それぞれ比較例の平均パラメタ(表7にΦCE6-11と参照)と比較して、それぞれ図示してある。
Comparative examples 7-11
Examples 7-11 were repeated except that the heat treatment was carried out using the method described in item 5.3. Conditions and results are summarized in Table 8. Here, the abbreviations Ex and CE mean an example and a comparative example, respectively. In addition, the average parameters of the polymers obtained in Examples 6 to 11 (referred to as ΦEx6-11 in Table 7) are respectively compared with the average parameters of the comparative examples (refer to ΦCE6-11 in Table 7). , Respectively.
表7:実施例6〜11および比較例6〜11における条件と結果
これらの結果は流動層乾燥機での熱処理の利点を明示している。流動層乾燥機において、(多価金属塩の添加がなくとも)飛躍的に改善したAAP0.7psi、PULおよびSFCの各値が得られた。 These results demonstrate the benefits of heat treatment in a fluid bed dryer. In the fluidized bed dryer, dramatically improved AAP 0.7 psi , PUL and SFC values (without the addition of polyvalent metal salts) were obtained.
・実施例12〜19
実施例6〜11に記載のコーティング手順が用いられたが、ただし表面架橋剤としてエチレングリコール(EG)またはグリセリン(Gly)を、表8に示してある濃度で用いた。これらの例において、ポリマー5が用いられた。
Examples 12 to 19
The coating procedure described in Examples 6-11 was used, except that ethylene glycol (EG) or glycerin (Gly) was used as the surface crosslinker at the concentrations shown in Table 8. In these examples,
・比較例12および比較例16
実施例12および実施例16の手順がそれぞれ繰り返されたが、熱処理は項目5.3に記載の方法を用いて行われた。実験の温度条件および結果が表8にまとめてある。
Comparative Example 12 and Comparative Example 16
The procedures of Example 12 and Example 16 were repeated, respectively, but the heat treatment was performed using the method described in item 5.3. The experimental temperature conditions and results are summarized in Table 8.
表8:実施例12〜19と、比較例12および比較例16における条件および結果
これらのデータは、流動層での熱処理によって、高品質の生成物が(後)架橋剤が存在していても取得可能であることを示している。特に、流動層乾燥機を用いることによって、CRC、AAPまたは比率CRC/AAPに妥協することなく、優れたPUL値およびSFC値を得ることができることが見てとれる。 These data show that by heat treatment in the fluidized bed, high quality products can be obtained even in the presence of (post) crosslinker. In particular, it can be seen that by using a fluid bed dryer, superior PUL and SFC values can be obtained without compromising CRC, AAP or ratio CRC / AAP.
・実施例20〜22
ポリマー7のサンプルが、上の実施例7〜11に記載されているようにコーティングされ、熱処理されたが、ただしコーティング溶液はさらに乳酸アルミニウムを、ポリマーの乾燥重量を基準に濃度2500ppm含んでいた。実験の温度および結果は表9にまとめてある。
Examples 20 to 22
A sample of
・比較例20
実施例20の手順が繰り返されたが、ただし項目5.3に記載の方法を用いて熱処理が施された。実験の温度および結果は表9にまとめてある。
Comparative Example 20
The procedure of Example 20 was repeated except that the heat treatment was performed using the method described in item 5.3. The experimental temperatures and results are summarized in Table 9.
表9:実施例20〜22および比較例20の条件および結果
結果は依然として、流動層乾燥機を熱処理に用いることの利点を示している。特にPULとSFCの値が増加し、これはポリマーの透水性が向上していることを示している。これらのデータは、(高い吸気温度Tg1により与えられる)より高い昇温温度によって生成物の透水性が飛躍的に向上することも示している。 The results still show the advantage of using a fluid bed dryer for heat treatment. In particular, the values of PUL and SFC increased, indicating that the water permeability of the polymer has been improved. These data also show that a higher temperature rise (given by the higher intake air temperature Tg1 ) dramatically improves the water permeability of the product.
上の実験結果は概して、流動層乾燥機を熱処理に用いることにより、アルミニウム塩類やシリカなどの表面改質添加剤が必須ではなくなることも示している。これはコストや工程の複雑さの観点から重要な点である。また、パドルドライヤーでの熱処理のため、熱処理の際のせん断力を低減させるための添加剤を必要としない。これらの添加剤を使用しないさらなる重要な利点は、再利用する気流を汚さないことである。 The above experimental results generally also show that by using a fluidized bed dryer for heat treatment, surface modifying additives such as aluminum salts and silica are no longer essential. This is an important point from the viewpoint of cost and process complexity. Further, since the heat treatment is performed with a paddle dryer, an additive for reducing the shearing force during the heat treatment is not required. A further important advantage of not using these additives is that they do not contaminate the airflow that is reused.
6.すでに乾燥したポリマー粒子の表面湿潤
・実施例23〜34
乾燥され、すり潰されたポリマー粒子の一部である1kgが、総体積6.1Lを有するプローシェアミキサ(Lodige)へと常温にて充填された。激しい攪拌のもと、30gの水が噴霧ノズルを用いて攪拌された生成物へと噴霧された。添加剤や後架橋剤は、これ以上生成物に添加されなかった。攪拌機の回転速度はその後減少し、湿潤した生成物は緩やかな攪拌のもとでさらに15分間保持された。
6). Surface wetting of already dried polymer particles. Examples 23-34
1 kg, part of the dried and ground polymer particles, was charged at room temperature into a Proshear mixer (Lodige) having a total volume of 6.1 L. Under vigorous stirring, 30 g of water was sprayed onto the stirred product using a spray nozzle. No further additives or postcrosslinkers were added to the product. The stirrer speed was then reduced and the wet product was held for an additional 15 minutes under gentle agitation.
サンプルはその後、項目5.2に記載されているように実験用小型流動層乾燥機で熱処理されたが、ただし20gの生成物サンプルが使用され、各サンプルは20分間熱処理された。採用した条件は表10に与えてある。比較例23〜29および比較例33、比較例34において、ポリマーの湿潤は施されなかった。 The samples were then heat treated in a laboratory small fluid bed dryer as described in item 5.2 except that 20 g of product sample was used and each sample was heat treated for 20 minutes. The conditions employed are given in Table 10. In Comparative Examples 23 to 29, Comparative Example 33, and Comparative Example 34, the polymer was not wetted.
表10:実施例23〜34および比較例23〜34で採用した条件
様々な実験から得られた生成物サンプルが分析され、その結果は表11a〜11cに与えてある。 Product samples from various experiments were analyzed and the results are given in Tables 11a-11c.
表11a:実施例23〜34および比較例23〜34の結果
これらの結果は、熱処理中にAAPとSFCを向上させるため、熱処理前にポリマー粒子を事前湿潤させることの驚くべき効果を示している。 These results show the surprising effect of prewetting the polymer particles before heat treatment to improve AAP and SFC during heat treatment.
表11b:実施例25〜32および比較例25〜32の結果
この結果もまた、本発明の利点を示している。比較例23〜29の平均と実施例23〜32の平均とを比較すると、流動層乾燥機において、熱処理前に粒子表面を湿らすことによって、熱処理後のAAPはほぼ4g/g増加し、PULは21点増加し、SFCの値は倍にもなり(透水性を促進させる表面添加剤は一切含まない!)、その一方でCRCは実質一定のまま保たれる。 This result also shows the advantages of the present invention. Comparing the average of Comparative Examples 23 to 29 and the average of Examples 23 to 32, in the fluidized bed dryer, by moistening the particle surface before the heat treatment, the AAP after the heat treatment increased by about 4 g / g. Increases by 21 points and doubles the value of SFC (without any surface additives that promote water permeability!), While CRC remains substantially constant.
180℃の熱処理温度は多くの場合、望ましい効果を有する生成物を与えないが、生成物の分解温度に近い、より高い温度が多くの場合に必要とされることを比較例30が示している。 Comparative Example 30 shows that a heat treatment temperature of 180 ° C. often does not give a product with the desired effect, but a higher temperature, often close to the decomposition temperature of the product, is required. .
高い昇温速度を用いることの有益な効果は、実施例26および実施例30の結果を比較することで見てとれる。実施例26で用いたより高い吸気温度は、より高い昇温速度を提供し、AAP、PULおよびSFCの値の増加につながる。また、可溶分成分のレベルまでも下がる。 The beneficial effect of using a high ramp rate can be seen by comparing the results of Example 26 and Example 30. The higher intake air temperature used in Example 26 provides a higher heating rate, leading to increased values for AAP, PUL, and SFC. Moreover, the level of soluble component is also lowered.
表11c:実施例33〜34および比較例33〜34の結果
実施例23および実施例24で用いたポリマーと同様に、実施例33および実施例34で採用されたポリマーは塩素酸を含む。実施例23および実施例24の結果と比較して、これらの例は少量のグリセリンの添加でも、熱処理されたポリマー粒子の可溶分成分濃度やSFCの値にプラスの影響を与えることを示している。 Similar to the polymers used in Examples 23 and 24, the polymers employed in Examples 33 and 34 contain chloric acid. Compared to the results of Example 23 and Example 24, these examples show that the addition of a small amount of glycerin has a positive effect on the soluble component concentration and SFC value of the heat-treated polymer particles. Yes.
7.少量のグリセリンを用いたネットワーク架橋
・実施例35
100gのポリマー18が項目4に記載の方法を用いて、230℃で15分間熱処理された。
7). Network cross - linking with a small amount of glycerin Example 35
100 g of polymer 18 was heat treated using the method described in
・比較例35
500gのポリマー16が項目4に記載の方法を用いて、230℃で40分間熱処理された。
Comparative Example 35
500 g of
・実施例36
500gのポリマー18が項目4に記載の方法を用いて、230℃で15分間熱処理された。
Example 36
500 g of polymer 18 was heat treated at 230 ° C. for 15 minutes using the method described in
・比較例36
比較例35が繰り返されたが、8m/sのガス速度を持つ熱風が用いられた。
Comparative Example 36
Comparative Example 35 was repeated, but hot air with a gas velocity of 8 m / s was used.
・実施例37
実施例35が繰り返されたが、8m/sのガス速度を持つ熱風が用いられた。
Example 37
Example 35 was repeated, but hot air with a gas velocity of 8 m / s was used.
・比較例37
500gのポリマー17が項目4に記載の方法を用いて、230℃で20分間熱処理された。
Comparative Example 37
500 g of
・実施例38
実施例38が繰り返されたが、500gのポリマーが用いられた。
Example 38
Example 38 was repeated, but 500 g of polymer was used.
・比較例38
比較例35が繰り返されたが、8m/sのガス速度を持つ熱風が用いられた。
Comparative Example 38
Comparative Example 35 was repeated, but hot air with a gas velocity of 8 m / s was used.
実施例35〜38および比較例35〜38の結果が表12に示してある。 The results of Examples 35 to 38 and Comparative Examples 35 to 38 are shown in Table 12.
表12:実施例35〜38および比較例35〜38の結果
・実施例39
ポリマー19が流動層乾燥機へと2400kg/hの速度で連続的に供給され、実施例1に記載の方法にしたがって、温度230℃、100mmの堰の高さで熱処理されたが、これは230℃で約10分から20分の滞留時間となる。得られたポリマー粒子は以下の特性を保有している:CRC 28.3g/g,AUL0.9psi23.3g/g,ResAA 282ppm,Extr. 6.5%。
Example 39
Polymer 19 was continuously fed to the fluidized bed dryer at a rate of 2400 kg / h and was heat treated according to the method described in Example 1 at a temperature of 230 ° C. and a weir height of 100 mm. A residence time of about 10 to 20 minutes at C. The resulting polymer particles possess the following properties: CRC 28.3 g / g, AUL 0.9 psi 23.3 g / g, ResAA 282 ppm, Extr. 6.5%.
この実施例は、ネットワーク架橋材として少量のグリセリンを使用し、200℃を超える熱処理温度で速い昇温速度を使用することによって、本発明の連続的に作動する熱処理過程でも、高いAUL0.9psiを有する吸水性ポリマー粒子が取得可能であることを示している。該熱処理された生成物はさらに、ごくわずかな可溶分成分および残留モノマーしか含まない。 This example uses a small amount of glycerin as a network crosslinker and uses a high heating rate at a heat treatment temperature above 200 ° C., so that even in the continuously operating heat treatment process of the present invention, a high AUL 0.9 psi is achieved . It shows that the water-absorbing polymer particles can be obtained. The heat-treated product further contains very little soluble component and residual monomer.
・実施例40〜46
塩素酸がなく、グリセリンを含む20gの量のポリマー20〜22が項目4に記載のように熱処理され、255℃の吸気ガス温度Tg1と230℃の粒子温度Tpが、表13に示されている時間tの間、与えられた。
Examples 40 to 46
An amount of 20 g of polymer 20-22 containing no chloric acid and containing glycerin was heat treated as described in
表13:実施例40〜46で得られた結果
これらの結果と実施例35〜38(表12)における塩素酸を含んでいるポリマー16〜18のそれとを比べると、実施例40〜46では、CRC値は低いが、AAP0.7psiは良い値が得られていることがわかる。また、多価金属イオン類、等の表面改質剤を添加することなく、良好ないし優れたPULおよびSFCの値を得ることができ、また熱処理されたグリセリンを含むポリマーの可溶分成分は低量とすることができる。 Comparing these results with those of polymers 16-18 containing chloric acid in Examples 35-38 (Table 12), Examples 40-46 have low CRC values, but AAP 0.7 psi has good values. It turns out that it is obtained. In addition, good or excellent PUL and SFC values can be obtained without adding surface modifiers such as polyvalent metal ions, and the soluble component of the heat-treated polymer containing glycerin is low. It can be an amount.
さらに、ネットワーク架橋剤としてグリセリンを含むポリマーを用いれば、非常に短い滞留時間しか必要としない。 Furthermore, if a polymer containing glycerin is used as a network cross-linking agent, only a very short residence time is required.
・実施例47〜52
実施例40〜46が繰り返されたが、ただし熱処理を受けるすぐ前に、項目6に記載の方法に従って、ポリマー粒子の表面を3重量%の量の水を用いて湿らせた。結果は表14に示してある。
-Examples 47-52
Examples 40-46 were repeated, but immediately prior to undergoing the heat treatment, the surface of the polymer particles was moistened with a 3% by weight amount of water according to the method described in
表14:実施例47−52で得られた結果
表14に提示されている結果からみてわかるように、熱処理前にポリマー粒子の表面を湿らせると、粒子の吸水性能が向上する。特にPUL値やSFC値によって示されるような、生成物透水性が飛躍的に向上する。 As can be seen from the results presented in Table 14, when the surface of the polymer particles is moistened before the heat treatment, the water absorption performance of the particles is improved. In particular, the product permeability as shown by the PUL value and SFC value is dramatically improved.
・実施例53
ポリマー22のサンプルが項目5.1に記載の方法を用いて表面コーティングされた。50gのコーティングされたポリマー粒子は、190℃の吸気ガス温度Tg1と180℃の粒子温度Tpを用いて、項目4に記載のように20分間熱処理された。
Example 53
A sample of polymer 22 was surface coated using the method described in item 5.1. 50 g of the coated polymer particles were heat treated for 20 minutes as described in
・比較例53
実施例53が繰り返されたが、ただし表面コーティングされたポリマー粒子の75gのサンプル量は項目5.3に記載通りに熱処理された。第1および第2の油槽中の温度はどちらも180℃に設定され、熱処理が69分間施された。
Comparative Example 53
Example 53 was repeated except that a sample amount of 75 g of surface coated polymer particles was heat treated as described in item 5.3. Both the temperatures in the first and second oil tanks were set at 180 ° C., and heat treatment was performed for 69 minutes.
実施例53および比較例53の結果は表15に示してある。 The results of Example 53 and Comparative Example 53 are shown in Table 15.
表15:実施例53および比較例53で得られた結果
3倍の熱処理時間を与えたとしても、本発明の方法を用いて得られる、PUL値やSFC値で示される優れた生成物の浸水性は、表面接触による熱処理で得ることはできない。
Even if a heat treatment time of 3 times is given, the excellent water immersion of the product indicated by the PUL value or SFC value obtained by using the method of the present invention cannot be obtained by the heat treatment by surface contact.
Claims (15)
前記流動層乾燥機は、
i)実質的に水平な長手軸を有する乾燥室と、
ii)処理される前記粒子を前記流動化室に供給するための粒子導入口(5)と、
iii)処理された粒子を前記乾燥機から除去するための粒子排出口(6)と、
iv)ガスをプレナム(2)に供給するための、前記プレナム(2)内の少なくとも1つのガス供給導入口と、
v)粒子層を流動させ通過させた後に前記ガス流を前記乾燥室から排出するための少なくとも1つのガス排気口と、を含み、
前記乾燥室は、
−下部プレナム室(2)に下方に開口した流動化室(1)と、
−少なくとも1つのガス分配底板(3)を介する下部プレナム室(2)と、
−前記下部プレナム室(2)から前記流動化室(1)内への上向きのガス流のために形成された開口部を有する少なくとも1つのガス分配底板(3)と、
を含むことを特徴とする流動層乾燥機の使用。 Use of a fluidized bed dryer for heat treating water-absorbing polymer particles in a continuous mode or batch mode, preferably in the method of any one of claims 1-13,
The fluidized bed dryer is
i) a drying chamber having a substantially horizontal longitudinal axis;
ii) a particle inlet (5) for supplying the particles to be treated to the fluidization chamber;
iii) a particle outlet (6) for removing the treated particles from the dryer;
iv) at least one gas supply inlet in the plenum (2) for supplying gas to the plenum (2);
v) at least one gas outlet for exhausting the gas stream from the drying chamber after flowing and passing through a particle bed;
The drying chamber is
A fluidization chamber (1) opening downward into the lower plenum chamber (2);
A lower plenum chamber (2) via at least one gas distribution bottom plate (3);
At least one gas distribution bottom plate (3) having an opening formed for upward gas flow from the lower plenum chamber (2) into the fluidization chamber (1);
Use of a fluidized bed dryer characterized by comprising:
Heat-treated polymer particles produced by the method according to any one of claims 1 to 13.
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